This work is a part of the STW project "Integral solution for sustainable construction (IS2C, Fleur van Rossem for her support during the chip fabrication, Justyna Wiedemair for the chip design and Allison Bidulock for her support during the manuscript preparation.

1. Chip Fabrication Nota: Il chip è costituito da un elettrodo Ag / AgCl lavoro (WE), un elettrodo pseudo-riferimento Ag / AgCl (pseudo-RE) e un contro-elettrodo di platino su un chip di vetro. Il metallo d&#39;argento viene depositato su un chip di vetro, con camera bianca standard di processi 16. Viene poi clorurato in 0.1 M FeCl 3 soluzione per 30 secondi per formare uno strato di AgCl sulla superficie. L&#39;Ag / AgCl WE (area = 9,812 millimetri 2) si trova al centro, circondato dal Ag / AgCl pseudo-RE come mostrato in Figura 1. <ol><li> Depositare il metallo argento su vetro per formare un elettrodo di argento planare. Il passo-passo fabbricazione di chip in una camera sterile è data come segue: <ol><li> Litografia <ol><li> Per la pulizia di wafer, immergere il wafer di vetro prima in conc. HNO 3 bagno per rimuovere la contaminazione organica e poi in 1 M KOH per pulire la superficie. </li><li> Applicare una foto resist positivo (200 nm di spessore) allawafer spin coating e precottura il resistere a 95 ° C per 15 min. </li><li> Esporre il wafer alla luce UV per 5 sec attraverso una maschera di vetro. </li><li> Sviluppare il photoresist nella soluzione di sviluppo. Ciò esporre l&#39;area di vetro dove saranno depositati elettrodi e l&#39;area rimanente sarà coperto dal impressionate resistere. </li></ol></li><li> vetro Acquaforte <ol><li> Immergere il wafer di vetro sviluppato nel bagno KOH per incidere la superficie esposta del vetro. </li></ol></li><li> Metallo Deposizione (sputtering) <ol><li> Deposito argento metallico sulla superficie vetrata esposta. <ol><li> Primo deposito uno strato 20 nm di titanio (Ti) (da sputtering) come strato di adesione per il vetro. </li><li> Poi depositare strato 70 nm di palladio (Pd) (da sputtering) come barriera di diffusione fra l&#39;argento e Ti. </li><li> Infine depositare 500 nm di metallo argentato. Questo è lo spessore del metallo depositato. L&#39;area dell&#39;elettrodo di lavoro è di 4 mm 2. </li><li> Rimuovere la Remaining resistere dal processo di lift-off in un bagno di acetone. </li></ol></li><li> Tagliare il wafer nella dimensione singolo chip. Il chip è ora pronto per essere clorurato per formare un elettrodo su chip Ag / AgCl. </li></ol></li></ol></li><li> Posizionare il chip in un gettone Politetrafluoroetilene progettato internamente, come mostrato in Figura 1. Il titolare fornisce facili collegamenti elettrici con push-pins (o perni a molla) e contiene una cella elettrochimica. </li><li> Chloridize l&#39;elettrodo d&#39;argento per formare un elettrodo Ag / AgCl sul chip. Per questo, versare 0,1 M FeCl 3 soluzione nella cella per 30 sec. o fino a quando il colore d&#39;argento dell&#39;elettrodo diventa grigio scuro. l&#39;immersione più lunga non è critica, mentre più breve tempo di immersione può portare a nessuna deposizione di Ag / AgCl. </li><li> Risciacquare il chip con acqua deionizzata per pulire il restante FeCl 3 Chip .Il è ora pronto per essere utilizzato per la misurazione chronopotentiometric. </li></ol>2. Preparazione elettroliti Nota: Gli elettroliti sono stati preparati con diverse concentrazioni di cloruro di potassio in 0,5 M KNO 3. <ol><li> Preparare 50 ml di soluzione elettrolitica 50 magazzino mM KCl (0,186 g di KCl in 50 ml di soluzione). </li><li> Nella stessa soluzione aggiungere 2,52 g di KNO 3 per formare un 0,5 M KNO 3 sfondo elettrolita. </li><li> Mantenere la concentrazione di cloruro di partenza a zero e KNO 3 a 0,5 M. In altre parole aggiungere 2,52 g di KNO 3 in 50 ml di acqua deionizzata. </li><li> Aggiungere 50 mM KCl per aumentare la concentrazione di ione cloruro (da 1 a 6 mm) dell&#39;elettrolita, sistematicamente, come illustrato nei seguenti passaggi. <ol><li> Aggiungere 100 ml di 50 mM KCl in un 4,9 ml di 0,5 M KNO 3 per ottenere 1 mm [CL]. </li><li> Aggiungere 104 microlitri della soluzione 50 mM KCl nella soluzione di passo 2.4.1 per ottenere 2 mM [Cl]. </li><li> Aggiungere 108.41 microlitri della soluzione 50 mM KCl nella soluzione di passo 2.4.2 per ottenere 3 mm [CL]. </li><li> Aggiungere 113.19 ml di soluzione di 50 mM KCl nella soluzione del passo 2.4.3 per ottenere 4 mm [CL]. </li><li> Aggiungere 118,2 ml di soluzione di 50 mM KCl nella soluzione del passo 2.4.4 per ottenere 5 mm [CL]. </li><li> Aggiungere 123,3 ml di soluzione di 50 mM KCl nella soluzione del passo 2.4.5 per ottenere 6 mm [CL]. </li></ol></li></ol> 3. apparato sperimentale Nota: Le misurazioni sono state eseguite utilizzando un potenziostato (Biologic Science Instruments, Francia). <ol><li> Posizionare il chip nel supporto di chip e collegare il terminale corrispondente del potenziostato. </li><li> Collegare il terminale elettrodo di lavoro del potenziostato all&#39;elettrodo Ag / AgCl. </li><li> Collegare il terminale elettrodo di riferimento del potenziostato ad un altro elettrodo Ag / AgCl. </li><li> Collegare il terminale contatore elettrodo del potenziostato per l&#39;elettrodo di platino. </li><li> Posizionare il compconfigurazione esperimento Lete in una gabbia di Faraday per evitare il rumore ambientale. </li></ol> 4. impostazioni operative dello strumento Nota: I parametri operativi della cella elettrochimica sono controllate tramite l&#39;interfaccia utente del potenziostato. La risposta potenziale del Ag / AgCl WE durante un impulso di corrente applicata viene misurata per diverse concentrazioni di ione cloruro. <ol><li> Nel programma potenziostato, aprire la tecnica cronopotenziometria e impostare i parametri operativi. <ol><li> Impostare il seguente parametro in base alle esigenze: <ol><li> Corrente (I s) </li><li> Tempo di corrente applicata (t s) </li></ol></li><li> Inizia questa tecnica facendo clic sul pulsante di riproduzione nel programma potenziostato. Nota: il programma potenziostato mostra la risposta potenziale in funzione del tempo sotto l&#39;impulso di corrente applicata. </li></ol></li></ol> 5. Misurazioni e analisi de datiS <ol><li> Disegnare la curva di calibrazione del tempo di transizione vs. concentrazione di ioni Cl in elettrolita. <ol><li> Cambiare la concentrazione di Cl nella elettrolita KCl, in modo sistematico. <ol><li> Avviare la misura con 5 ml di 1 mM KCl con 0,5 M KNO 3 sfondo elettrolita nella cella elettrochimica. </li><li> Avviare l&#39;esperimento chronopotentiometric utilizzando il potenziostato e applicare una corrente di 10 mA / cm -2 per 10 sec e memorizzare i dati. </li><li> Sistematicamente cambiare la concentrazione di 6 mm con incrementi di 1 mm e ripetere le misurazioni. </li></ol></li><li> Conservare i dati misurati come a.mpt di file e analizzare il file di dati nel programma di elaborazione dei dati. <ol><li> Analizzare i dati utilizzando un programma sviluppato elaborazione internamente per calcolare la derivata prima della risposta potenziale e calcolare il picco della derivata prima. Il picco della derivata prima è il tempo di transizione. Nota: Il merluzzo completoing dei dati del programma di elaborazione è dato nei prospetti supplementari di Abbas et al., 2014. </li></ol></li><li> Ripetere la misurazione per tre volte con un intervallo di 1 ora ciascuno. </li><li> Aprire tutti i file di dati nel programma di elaborazione dei dati e calcolare il tempo di transizione per ogni misurazione. Dettaglio passi di calcolo del tempo di transizione è dato qui di seguito: <ol><li> Tracciare la differenza di potenziale in funzione del tempo ottenuto dai file di dati di misura chronopotentiometric. </li><li> Calcolare la derivata prima della risposta potenziale. </li><li> Indicare il massimo della derivata prima e il tempo di esso. Il tempo massimo di derivata prima è il tempo di transizione. </li></ol></li><li> Per la curva di calibrazione, tracciare la radice quadrata del tempo di transizione rispetto alla concentrazione di ioni Cl. </li><li> Lungo i dati misurati tracciare la curva teorica in base all&#39;equazione Sand 25. Calcolare indietro il Coëffic diffusioneiente dalla trama di dati. <ol><li> Nella trama dati misurati tra il tempo di transizione e il [CL] prendere qualsiasi punto della linea e registrare il valore del tempo di transizione e il [CL]. L&#39;equazione Sand è data come: τ = (FC * / 2J (1-t Cl -)) 2 Dπ Qui, C * è la maggior concentrazione di ioni Cl, F è la costante di Faraday, j è la densità di corrente, t Cl - è il numero di trasporto e D è il coefficiente di diffusione. Trascurare la t Cl - dal momento che si avvicina a zero per lo sfondo più elevata concentrazione di elettroliti. </li><li> La variabile unico rimasto nell&#39;equazione Sand nel coefficiente di diffusione; mettere il valore del tempo di transizione, la concentrazione di ioni cloruro e la corrente applicata nell&#39;equazione Sand ottenere il valore del coefficiente di diffusione. </li></ol></li></ol></li><li> misura Drift <ol><li> Versare 5 ml di 1 mM di KCl incella elettrochimica. </li><li> Nel potenziostato, impostare la corrente applicata per essere 10:00 -2 e ora da 10 sec. </li><li> Misurare la risposta potenziale per 2 settimane con tre misurazioni ogni giorno con un intervallo di 3 ore tra le misurazioni. </li><li> Aggiornare l&#39;elettrolita, cioè, 1 mM KCl, ogni giorno prima di eseguire le misurazioni. </li><li> Tracciare il tempo di transizione di due settimane di misurazioni. La variazione del tempo di transizione al giorno è la deriva della risposta tempo di transizione. </li></ol></li><li> Effetto dell&#39;elettrodo pseudo-riferimento quelle del tempo di transizione Nota: Vari pseudo riferimenti come un filo di Ag / AgCl, un filo di platino e un filo di acciaio sono testati per misurare il tempo di transizione. <ol><li> Versare 4 mM di KCl elettrolita nella cella elettrochimica. </li><li> Utilizzare Ag / AgCl come elettrodo pseudo-riferimento e collegarlo al terminale elettrodo di riferimento del potenziostato. A causa anodica impulso di corrente il Cl &amp; #713; Gli ioni sono esaurite vicino all&#39;elettrodo di lavoro Ag / AgCl. </li><li> Eseguire la misurazione chronopotentiometric applicando una densità di corrente di 15 Am -2 per 10 sec. </li><li> Ripetere le misurazioni di platino come elettrodo pseudo-riferimento e registrare i dati. </li><li> Ripetere le misure con la barra d&#39;acciaio come un elettrodo di pseudo-riferimento e registrare i dati. </li><li> Tracciare il tempo di transizione misurato per vari elettrodi pseudo-riferimento utilizzati. </li><li> Ripetere la serie completa di misura con 5 mM di KCl e tracciare il tempo di transizione con vari elettrodi pseudo-riferimento. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Page, C., Treadaway, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aspects+of+the+electrochemistry+of+steel+in+concrete.">Aspects of the electrochemistry of steel in concrete.</a> Nature. 297, 109-115 (1982).</li><li>Koleva, D. A., Hu, J., van Breugel, K., Boshkov, N., de Wit, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conventional+and+pulse+cathodic+protection+of+reinforced+concrete:+electrochemical+approach+and+microstructural+investigations.">Conventional and pulse cathodic protection of reinforced concrete: electrochemical approach and microstructural investigations.</a> ECS Transactions. 1, 287-298 (2006).</li><li>Montemor, M., Simoes, A., Ferreira, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chloride-induced+corrosion+on+reinforcing+steel:+from+the+fundamentals+to+the+monitoring+techniques.">Chloride-induced corrosion on reinforcing steel: from the fundamentals to the monitoring techniques.</a> Cement and Concrete Composites. 25, 491-502 (2003).</li><li>Wegen, G., Polder, R. B., Breugel, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guideline+for+service+life+design+of+structural+concrete:+A+performance+based+approach+with+regard+to+chloride+induced+corrosion.">Guideline for service life design of structural concrete: A performance based approach with regard to chloride induced corrosion.</a> Heron. 57 (3), (2012).</li><li>Yoon, I., Koenders, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+time+evolution+of+critical+chloride+content+in+concrete.">Theoretical time evolution of critical chloride content in concrete.</a> Structural Durability &amp; Health Monitoring. 5, 275-294 (2010).</li><li>Du, R. G., Hu, R. G., Huang, R. S., Lin, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+measurement+of+Cl-concentrations+and+pH+at+the+reinforcing+steel/concrete+interface+by+combination+sensors.">In situ measurement of Cl-concentrations and pH at the reinforcing steel/concrete interface by combination sensors.</a> Analytical Chemistry. 78, 3179-3185 (2006).</li><li>Angst, U., Elsener, B., Larsen, C. K., Vennesland, &. #. 2. 1. 6. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potentiometric+determination+of+the+chloride+ion+activity+in+cement+based+materials.">Potentiometric determination of the chloride ion activity in cement based materials.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 40, 561-573 (2010).</li><li>Laferri&#232;re, F., Inaudi, D., Kronenberg, P., Smith, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+system+for+early+chloride+detection+in+concrete.">A new system for early chloride detection in concrete.</a> Smart Materials and Structures. 17, 045017 (2008).</li><li>Tang, J. L., Wang, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+chloride-ion+concentration+with+long-period+grating+technology.">Measurement of chloride-ion concentration with long-period grating technology.</a> Smart Materials and Structures. 16, 665 (2007).</li><li>Kohri, M., Ueda, T., Mizuguchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+a+near-infrared+spectroscopic+technique+to+estimate+the+chloride+ion+content+in+mortar+deteriorated+by+chloride+attack+and+carbonation.">Application of a near-infrared spectroscopic technique to estimate the chloride ion content in mortar deteriorated by chloride attack and carbonation.</a> Journal of Advanced Concrete Technology. 8, 15-25 (2010).</li><li>Tripathi, S. R., Inoue, H., Hasegawa, T., Kawase, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-destructive+Inspection+of+Chloride+Ion+in+Concrete+Structures+Using+Attenuated+Total+Reflection+of+Millimeter+Waves.">Non-destructive Inspection of Chloride Ion in Concrete Structures Using Attenuated Total Reflection of Millimeter Waves.</a> Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 34, 181-186 (2013).</li><li>Abbas, Y., Olthuis, W., van den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+chronopotentiometric+approach+for+measuring+chloride+ion+concentration.">A chronopotentiometric approach for measuring chloride ion concentration.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 188, 433-439 (2013).</li><li>Climent-Llorca, M. A., Viqueira-P&#233;rez, E., L&#242;pez-Atalaya, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embeddable+Ag/AgCl+sensors+for+in-situ+monitoring+chloride+contents+in+concrete.">Embeddable Ag/AgCl sensors for in-situ monitoring chloride contents in concrete.</a> Cement and Concrete Research. 26, 1157-1161 (1996).</li><li>Myrdal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The electrochemistry and characteristics of embeddable reference electrodes for concrete. , (2014).</li><li>Angst, U., Vennesland, &. #. 2. 1. 6. ;., Myrdal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+potentials+as+source+of+error+in+electrochemical+measurements+in+concrete.">Diffusion potentials as source of error in electrochemical measurements in concrete.</a> Materials and Structures. 42, 365-375 (2009).</li><li>Abbas, Y., de Graaf, D. B., Olthuis, W., van den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=No+more+conventional+reference+electrode:+Transition+time+for+determining+chloride+ion+concentration.">No more conventional reference electrode: Transition time for determining chloride ion concentration.</a> Analytica Chimica Acta. 821, 81-88 (2014).</li><li>Meyer, R. E., Posey, F. A., Lantz, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronopotentiometry+of+the+Ag&#8722;+AgCl+system+and+analysis+for+the+chloride+ion.">Chronopotentiometry of the Ag&#8722; AgCl system and analysis for the chloride ion.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 19, 99-109 (1968).</li><li>Olthuis, W., Langereis, G., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+metrits+of+differential+measuring+in+time+and+space.">The metrits of differential measuring in time and space.</a> Biocybernetics and Biomedical Engineering. 21, 5-26 (2001).</li><li>Bakker, E., Bhakthavatsalam, V., Gemene, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+potentiometry:+robust+electrochemical+ion+sensor+concepts+in+view+of+remote+chemical+sensing.">Beyond potentiometry: robust electrochemical ion sensor concepts in view of remote chemical sensing.</a> Talanta. 75, 629-635 (2008).</li><li>Olthuis, W., Bomer, J., Bergveld, P., Bos, M., Van der Linden, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iridium+oxide+as+actuator+material+for+the+ISFET-based+sensor-actuator+system.">Iridium oxide as actuator material for the ISFET-based sensor-actuator system.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 5, 47-52 (1991).</li><li>Bergveld, P., Eijkel, J., Olthuis, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+protein+concentrations+with+chronopotentiometry.">Detection of protein concentrations with chronopotentiometry.</a> Biosensors and Bioelectronics. 12, 905-916 (1997).</li><li>Iwamoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Derivative+chronopotentiometry.">Derivative chronopotentiometry.</a> Analytical Chemistry. 31, 1062-1065 (1959).</li><li>Olthuis, W., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simplified+design+of+the+coulometric+sensor-actuator+system+by+the+application+of+a+time-dependent+actuator+current.">Simplified design of the coulometric sensor-actuator system by the application of a time-dependent actuator current.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 7, 479-483 (1992).</li><li>Olthuis, W., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+coulometric+sensor-actuator+devices.">Integrated coulometric sensor-actuator devices.</a> Microchimica Acta. 121, 191-223 (1995).</li><li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical methods: fundamentals and applications. , (2001).</li><li>Bakker, E., B&#252;hlmann, P., Pretsch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+Membrane+Ion-Selective+Electrodes-What+are+the+Limits?+.">Polymer Membrane Ion-Selective Electrodes-What are the Limits? .</a> Electroanalysis. 11, 915-933 (1999).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Il tempo di transizione è il momento di inflessione; è teoricamente indipendente dal potenziale di riferimento cioè, l&#39;elettrodo di riferimento. Pertanto, ogni filo metallico può essere usato come un elettrodo di pseudo-riferimento per misure di tempo di transizione. In contrasto con la misurazione potenziometrica esistente di ioni cloruro nel calcestruzzo questo metodo permette a lungo termine e la calibrazione misura libera. Inoltre, la sensibilità e la gamma di rilevazione della concentrazione posso...

è presentato un sensore ione cloruro basato sulla misura del tempo di transizione di un elettrodo Ag / AgCl. Lo scopo è quello di evitare le derive inerenti durante il monitoraggio continuo a lungo termine degli ioni cloruro nel elettrolita. misura Chronopotentiometric, che è un metodo di misurazione dinamica, di un elettrodo Ag / AgCl viene utilizzato per questo scopo. Qui un tasso di variazione del potenziale di un elettrodo Ag / AgCl è misurato durante uno stimolo (impulso galvanostatico). Il vantaggio di questo approccio è dimostrato eludendo l&#39;elettrodo di riferimento liquido-giunzione e invece utilizzando qualsiasi filo metallico come elettrodo pseudo-riferimento, permettendo quindi la rilevazione di Cl ioni di concentrazione per lungo termine (anni) e in applicazioni situ, quali misura all&#39;interno di strutture in calcestruzzo. Gli ioni cloruro in strutture in calcestruzzo è una delle principali cause di degrado 1,2. Avvia corrosione puntiforme in acciaio di rinforzo di unrisultati ND nel fallimento finale della struttura 3. Pertanto, misurare ioni Cl in calcestruzzo è inevitabile prevedere il ciclo di vita di servizio e di manutenzione di una struttura di 4,5. Differenti principi di rilevamento sono stati segnalati per la misura ione cloruro nel calcestruzzo come elettrochimica 6,7, 8,9 ottica ed elettromagnetica 10,11. Tuttavia, i metodi ottici ed elettromagnetici hanno messe a punto ingombranti, sono difficili da integrare come sistema stand-alone e avere problemi con selettività 12. In tecnica elettrochimica, misurare il potenziale di un elettrodo Ag / AgCl è lo stato 6,7,13 approccio art. Nonostante i risultati promettenti, questo approccio è limitata alla misura la produzione su scala dal momento che le derive a potenziale di riferimento e di diffusione risultati potenziali goccia a dati imperfetti 14,15. Un approccio tempo di transizione basato sulla misura elettrochimica dinamica (DEM) potrebbe alleviare il problema a causa di potenzialedrift 16. Nel DEM, la risposta di un sistema ad uno stimolo applicato è misurata 17-19. L&#39;esempio di un tale sistema è cronopotenziometria. Qui un impulso di corrente applicata viene usato come stimolo riducono ioni vicino alla superficie dell&#39;elettrodo e la risposta corrispondente potenziale viene misurato. Una corrente anodica ad un elettrodo Ag / AgCl inizio a una reazione faradica (Ag + Cl <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53312/arrow.jpg" /> AgCl + E) con un conseguente impoverimento di ioni Cl vicino alla superficie dell&#39;elettrodo. Il cambiamento potenziale è una funzione della corrente applicata e la concentrazione degli ioni (selettivo) in 12,20 elettrolita. Il momento questi ioni impoveriscono completamente vicino all&#39;elettrodo superficie il tasso di variazione di potenziali aumenti rapidamente, fornendo un punto di inflessione 21. Il punto di flesso della curva di risposta potenziale-time (chronopotentiogram) mostra il tempo di transizione e può essere determinata dalmassimo della derivata prima della potenziale risposta 22. Il tempo di transizione è una caratteristica della concentrazione di ioni. Questo approccio è stato utilizzato per determinare la concentrazione di ioni diversi 17 e il pH di elettroliti 23,24. In caso di un elettrodo Ag / AgCl come elettrodo di lavoro (a cui viene applicata corrente) gli ioni dannosi per l&#39;saranno ioni cloruro 17. Quindi misurare il suo tempo di transizione determinerà la sua concentrazione.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1009">
	<tbody>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:373px;">Platinum wire (&#8805;99.99% trace metals)</td>
			<td style="width:292px;">Sigma Aldrich, the Netherlands</td>
			<td style="width:172px;">EP1330-1EA</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Potassium chloride (BioXtra, &#8805;99.0%)</td>
			<td>Sigma Aldrich, the Netherlands</td>
			<td>P9333-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Potassium hydroxide (90% pure reagent grade)</td>
			<td>Sigma Aldrich, the Netherlands</td>
			<td>484016-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Ferric chloride&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich, the Netherlands</td>
			<td>451649-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">potassium nitrate (&#62; 99% reagent grade)&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich, the Netherlands</td>
			<td>P6083-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Ag/AgCl liquid junction reference electrode&#160;</td>
			<td>BASi, USA</td>
			<td>model MF-2079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">VSP potentiostat</td>
			<td>Biologic Science Instruments, France</td>
			<td>VSP 300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Steel wire</td>
			<td>Microlab TU Delft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Silver wire&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich, the Netherlands</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dynamic electrochemical measurement of chloride ions

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver chloride electrode is used extensively for potentiometric measurement of chloride ions concentration in electrolyte. In this measurement, long-term and continuous monitoring is limited due to the inherent drift and the requirement of a stable reference electrode. We utilized the chronopotentiometric approach to minimize drift and avoid the use of a conventional reference electrode. A galvanostatic pulse is applied to an Ag/AgCl electrode which initiates a faradic reaction depleting the Cl&#713; ions near the electrode surface. The transition time, which is the time to completely deplete the ions near the electrode surface, is a function of the ion concentration, given by the Nernst equation. The square root of the transition time is in linear relation to the chloride ion concentration. Drift of the response over two weeks is negligible (59 &#181;M/day) when measuring 1 mM [Cl&#713;]using a current pulse of 10 Am-2. This is a dynamic measurement where the moment of transition time determines the response and thus is independent of the absolute potential. Any metal wire can be used as a pseudo-reference electrode, making this approach feasible for long-term measurement inside concrete structures.

L&#39;elettrodo Ag / AgCl è fabbricato su un chip di vetro (Figura 1) utilizzando un processo camera bianca standard. Il sistema di misura chronopotentiometric (Figura 2) è stato utilizzato e la risposta è stata misurata usando un potenziostato. Per osservare l&#39;effetto della concentrazione di ioni Cl sul tempo di transizione, soluzioni contenenti 4, 5 e 6 mM di Cl ioni in 0,5 M KNO 3 sfondo sono misurate (Figura 3). La ...

Watch this Scientific Journal Video about Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions at JoVE.com

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Dynamic measurement of chloride ions is presented. Transition time of an Ag/AgCl electrode, during a chronopotentiometric technique, can give the concentration of chloride ions in electrolyte. This method does not require a stable conventional reference electrode.

Dinamica elettrochimica Misura di cloruro di ioni

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

dynamic-electrochemical-measurement-of-chloride-ions

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Analytical Chemistry

Chemistry

Unit 1

Electrochemical Analyses and Redox Titration

SCIENTISTS IN ACTION

11.3K Views.  University of Twente. Dynamic measurement of chloride ions is presented. Transition time of an Ag/AgCl electrode, during a chronopotentiometric technique, can give the concentration of chloride ions in electrolyte. This method does not require a stable conventional reference electrode.