Neue Elektrode zum Messen von Ionenkonzentrationen

Neue Elektrode zum Messen von Ionenkonzentrationen

15.03.2016
© RUB, Kramer
Wolfgang Schuhmann entwickelt winzige Elektroden für die Messung von Ionenkonzentrationen.

Mini-Messsysteme für Ionenkonzentrationen haben Entwickler bislang vor Herausforderungen gestellt. Größe, Kosten und reproduzierbare Messergebnisse waren nicht unter einen Hut zu bringen.

Günstig und in Masse produzierbar

Für Blutanalysen und industrielle Tests müssen Anwender oft die Konzentration bestimmter Ionen messen. Die Geräte dafür sind derzeit groß und nicht günstig produzierbar. Eine Lösung für dieses Problem beschreibt ein Forscherteam um Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom Zentrum für Elektrochemie der RUB in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“.

Die Wissenschaftler konzipierten eine Elektrode, die stabil die Konzentration bestimmter positiv geladener Ionen misst, günstig in Masse produzierbar wäre und kleiner als 100 Mikrometer sein könnte.

Messsystem ohne Flüssigkeit

Bisherige Messsysteme waren auf eine Elektrolytlösung angewiesen, die die zu messende Ionensorte enthält. Will man das System jedoch in kleinem Format umsetzen, ist nicht genug Platz für diese Flüssigkeit. Schuhmanns Team fand einen Weg, eine Elektrode ganz ohne Elektrolytlösung herzustellen. Das war bislang besonders für solche Elektroden problematisch, die die Konzentration von positiv geladenen Ionen ermitteln.

„Die Lösung war überraschend einfach“, sagt Schuhmann. Statt einer Elektrolytlösung nutzten die Chemiker ein festes Elektrodenmaterial, das direkt für die zu messende Ionensorte sensitiv ist. Um Lithiumionen zu detektieren, griffen sie auf Lithium-Eisen-Phosphat zurück. Diese Substanz kann Lithiumionen temporär einlagern und später wieder abgeben.

„Nun müssen wir nach weiteren Elektrodenmaterialien suchen, die andere positiv geladene Ionen wie Natrium- oder Kaliumionen einlagern können“, so Schuhmann. „Dabei haben wir schon ganz gute Fortschritte erzielt.“

Förderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC 1069).

Text: Julia Weiler

Weitere Informationen

Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann, Analytische Chemie, Zentrum für Elektrochemie, Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel.: 0234 32 26200 wolfgang.schuhmann@rub.de

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Originalveröffentlichung

Y. Ishige, S. Klink, W. Schuhmann (2016): Intercalation compounds as inner reference electrodes enable reproducible and robust solid-contact ion-selective electrodes, Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.201600111