Elektrochemische Raman-Zelle

DE 10 2016 222 613 B3

"Messzelle für die Raman-Spektroskopie an einer Fest-Flüssig-Grenzfläche und Verwendungen hiervon"Patent erteilt.

Elektrochemische Raman-Zelle
Darstellung der elektrochemischen Raman-Zelle

1: Grundkörper der Messzelle;
9: Gegenstück zum Grundkörper;
20: Dichtungsring;
21: zweiter Teil der Arbeitselektrode;
22: Teil einer Gegenelektrode;
23: Teil einer Referenzelektrode (mit Elektrolyt gefüllter Schlauch);
24: elektrisch leitfähige Feder;
25: hoher Klemmring;
26: flacher Klemmring;
27: Befestigungsschraube;

Elektrochemische Raman-Zelle

  • Anwendungsgebiete

    • Messung von Infrarot- und Ramanspektren während elektrochemischen Reaktionen an fest flüssig Grenzflächen
    • Messungen bei Photoelektrochemischen Reaktionen
    • Funktionsprüfung eine Batterie und/oder Brennstoffzelle
    • Photovoltaik
  • Vorteile

    • Keine Beeinflussung der Messung durch elektrochemische Reaktionen mit Kontaktdrähten der Arbeitselektrode
    • Da externe Referenzelektrode hat diese ein von der elektrochemischen Reaktion unbeeinflusstes, stabiles Potenzial.
    • Optional Verwendung mehrerer Referenzelektroden
    • geringe Elektrolytmenge (ca. 500µl)
    • platzierbar auf x,y,z Mikroskoptisch
    • leicht zu reinigen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft die geometrische Gestalt einer Raman Messzelle und insbesondere die Anordnung der Arbeits- und Referenzelektroden.  Bei bisher verfügbaren Messzellen für die Raman-Spektroskopie, erfolgt der elektrische Kontakt zur Arbeitselektrode mit Hilfe eines Drahtes an der Oberfläche der Arbeitselektrode. Da sich der kontaktierende Draht im Elektrolyt befindet können unkontrollierte Prozesse am Draht ablaufen, die irreführende Informationen, d.h. falsche Signale, bewirken und das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtern. Mit bekannten Messzellen ist es aufbaubedingt zudem unmöglich, eine Kontaktierung der Arbeitselektrode außerhalb des Elektrolyten zu realisieren d.h. es ist nicht möglich zu vermeiden, dass der Kontakt zur Arbeitselektrode Elektrolyt ausgesetzt ist.

Ferner ist in den gängigen Messzellen die Referenzelektrode gewöhnlich in „Pellet“-Form ausgestaltet und durch ein instabiles Potential gekennzeichnet. Dies führt zum Auftreten von unerwünschten Potentialverschiebungen und somit auch zu einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses.

Kern der Erfindung ist, dass die Kontaktierung der Arbeitselektrode nicht wie üblich über einen Draht innerhalb der Elektrolytlösung erfolgt, sondern Dank des speziellen Designs der Zelle außerhalb der Elektrolytlösung, also ohne Kontakt zur Elektrolytlösung. Demzufolge sind Qualität und Auflösung der Spektren besser als im Stand der Technik. Unerwünschte Potentialverschie-bungen können vermieden werden. Ferner sind wesentlich geringere Stan-dardabweichungen zu verzeichnen. Es können Raman-Spektren unter elektrochemischen Bedingungen aufgenommen werden. Insbesondere bei kleinen Elektrolytmengen ergibt sich mit der Messzelle ein hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis.

Des Weiteren ist die Zelle so konstruiert, dass die elektrische Kontaktierung der Arbeitselektrode ohne Werkzeug oder Lötverbindungen auskommt.
Durch die spezielle Gestaltung der Messzelle ist diese leicht zu reinigen. Das Elektrolyt kommt nur mit der Arbeitselektrode und der Wand der Messkammer der Zelle in Kontakt.

Die Referenzelektrode wird mittels einer elektrisch isolierten Schlauchführung die eine Verbindung zwischen dem Elektrolyten in der Messkammer und der Referenzmessvorichtung herstellt, ausgeführt.

Kontakt

Dez I Recht, Organisation und Marketing

Dipl. Ing. Martin Schulz
Helmholtzstr. 16
89081 Ulm

Tel.:+49 731 50 22008
Mail: martin.schulz(at)uni-ulm.de