Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Screen printed reference electrode

Angelika Dutt

Abstract

The aim of this work was to produce reference electrodes on PET foil using screen printing technology. They are used in potentiometric measurements as a key element of the analysis. During the review of the available literature, many types of electrodes of this kind were found. The majority of the advantages were demonstrated by silver chloride electrodes, the manufacture of which is not only safe for the environment, but would make the possibility to miniaturize many devices, which nowadays is a priority during their design or improvement. The use of screen printing as a form of production would make it suitable for great variety of applications, for example for the food industry, where the use of conventional glass electrodes is dangerous. In order to perform their function, reference electrodes must meet certain criteria. The most important of these is the stability of the potential during measurements, which allows the electrode to be used as a fixed reference point. In order to create the electrode with the best parameters, the imprint was made according to three schemes and using various pastes: commercial and hand-made. The electrodes: with a chlorosilver layer, without potassium chloride; with a separate chlorosilver layer and chloropotassium layer at different weight concentrations; with a layer of chlorosilver paste with potassium chloride at different weight concentrations. Potentiometric measurements were performed in order to examine the proper functionality of the electrodes. The electrodes were immersed in citric acid buffer of pH value about 2.2. Then saturated sodium hydroxide solution was added to the solution, which resulted in a step-by-step increase of the pH value. During the whole time of the experiment, the potential of the electrodes was monitored by computer program. As a result of the experiments it can be stated that the screen printing technology allows to produce reference electrodes. The electrodes, in which potassium chloride was not used, maintained quasi-random variability, with amplitude which allows their application in potentiometric measurements. The results of electrodes with the addition of potassium chloride up to a concentration of 25% by weight showed better stability of potential, especially when it was in the form of a separate layer. Electrodes above the 25% concentration by weight of potassium chloride did not maintain the constancy appropriate for reference electrodes. After analyzing the results in further stages of the research on chlorosilver electrodes, it is suggested to make a chloropotassium layer under the dielectric layer, which could reduce the reactions between the analysed solution and the chloropotassium layer. Additionally, in subsequent productions it is suggested to use only commercial pastes or mixing pastes at electric mixer devices. It may lead to the improvement of results for higher concentrations of potassium chloride, and certainly will allow greater repeatability.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Angelika Dutt (FM) Angelika Dutt,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Elektrody referencyjne drukowane metodą sitodruku
Supervisor
Grzegorz Wróblewski (FM/IMBE) Grzegorz Wróblewski,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)
Study subject / specialization
, Mechatronika
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Grzegorz Wróblewski (FM/IMBE) Grzegorz Wróblewski,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM) Marcin Słoma (FM/IMBE) Marcin Słoma,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
elektroda referencyjna, chlorek srebra, potencjometria, sitodruk
Keywords in English
reference electrode, silver chloride, potentiometry, screen printing
Abstract in Polish
Celem pracy było wytworzenie elektrod referencyjnych na folii PET korzystając z technologii sitodruku. Są one stosowane w pomiarach potencjometrycznych, jako kluczowy element badania. Podczas przeglądu dostępnej literatury spotkano się z wieloma rodzajami tego typu elektrod. Najwięcej zalet wykazały elektrody chlorosrebrowe, których wykonanie jest nie tylko bezpieczne dla środowiska, ale umożliwiłoby miniaturyzację wielu urządzeń, co w dzisiejszych czasach stanowi priorytet przy ich projektowaniu lub udoskonalaniu. Zastosowanie sitodruku jako formy produkcji pozwoliłoby na wykorzystanie ich w większej ilości dziedzin, na przykład w przemyśle spożywczym, gdzie używanie konwencjonalnych szklany elektrod stanowi zagrożenie. Elektrody referencyjne, aby mogły wypełniać swoją funkcję muszą spełniać pewne kryteria. Najważniejszym z nim jest zachowanie stabilności potencjału podczas pomiarów, co pozwala na używanie elektrody jako stałego punktu odniesienia. W celu stworzenia elektrody o najlepszych właściwościach przy produkcji wykonano nadruk według trzech schematów oraz korzystając z różnych past: komercyjnych oraz wykonanych ręcznie. Powstały elektrody: z warstwą chlorosrebrową, bez chlorku potasu; z oddzielną warstwą chlorosrebrową oraz chloropotasową o różnych stężeniach wagowych; z warstwą z pasty chlorosrebrowej z chlorkiem potasu w różnych stężeniach wagowych. Wykonano pomiary potencjometryczne w celu zbadania poprawności działania elektrod. Przeprowadzono badanie zanurzając elektrody w buforze kwasu cytrynowego o pH ok.2,2, a następnie dodawano do roztworu nasycony roztwór wodorotlenku sodu co skutkowało stopniowym zwiększaniem wartości pH. Przez cały czas trwania doświadczenia monitorowano przyjmowany potencjał elektrod poprzez program komputerowy. W wyniku przeprowadzonych badań można stwierdzić, że technologia sitodruku pozwala na wytworzenie elektrod referencyjnych. Elektrody, w których nie zastosowano chlorku potasu zachowywały zmienność quasi-losową, o amplitudzie pozwalającej na zastosowanie ich w pomiarach potencjometrycznych. Natomiast wyniki elektrod z dodatkiem chlorku potasu do stężenia 25% wag. wykazywały się większą stabilnością potencjału, szczególnie gdy był on w formie oddzielnej warstwy. Powyżej 25% stężenia wagowego chlorku potasu elektrody nie zachowały stałości odpowiedniej dla elektrod referencyjnych. Po przeanalizowaniu wyników w dalszych etapach badań elektrod chlorosrebrowych sugeruje wykonanie warstwy chloropotasowej pod warstwą dielektryczną, co mogłoby zmniejszyć reakcje zachodzące pomiędzy analizowanym roztworem a warstwą chloropotasową. Dodatkowo w następnych produkcjach proponuje zastosowanie tylko past komercyjnych lub mieszania past przy urządzeń mieszadeł elektrycznych. Może to skutkować poprawieniem wyników dla większych stężeń chlorku potasu, a na pewno pozwoli na większą odtwarzalność wykonania.
File
  • File: 1
    MT_1st_278176.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31300

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT6de4846b11a34c62b2a208762912f310/
URN
urn:pw-repo:WUT6de4846b11a34c62b2a208762912f310

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page