Przedstawiono czujnik jonów chlorkowych oparty na pomiarze czasu przejścia elektrody Ag/AgCl. Celem jest uniknięcie dryftów występujących podczas długotrwałego, ciągłego monitorowania jonów chlorkowych w elektrolicie. W tym celu zastosowano pomiar chronopotencjometryczny elektrody Ag/AgCl, który jest dynamiczną metodą pomiarową. Mierzy się w nim szybkość zmiany potencjału elektrody Ag/AgCl podczas bodźca (impulsu galwanostatycznego). Zaleta tego podejścia polega na wyeliminowaniu referencyjnej elektrody z złączem cieczowym i zastosowaniu w zamian dowolnego metalowego drutu jako elektrody pseudo-referencyjnej, co umożliwia detekcję stężenia jonów Clˉ w aplikacjach długoterminowych (wieloletnich) oraz in situ, takich jak pomiary wewnątrz konstrukcji betonowych.
Jony chlorkowe w konstrukcjach betonowych są jedną z głównych przyczyn degradacji1,2. Inicjują one korozję wżerową stali zbrojeniowej, co prowadzi do ostatecznego zniszczenia konstrukcji3. Dlatego też pomiar jonów Clˉ w betonie jest niezbędny do przewidywania okresu eksploatacji i cyklu konserwacji budowli4,5. W celu pomiaru jonów chlorkowych w betonie zgłoszono różne zasady detekcji, takie jak metody elektrochemiczne6,7, optyczne8,9 i elektromagnetyczne10,11. Jednak metody optyczne i elektromagnetyczne wymagają rozbudowanych zestawów, są trudne do zintegrowania jako samodzielne systemy i wykazują problemy z selektywnością12. W technikach elektrochemicznych najnowocześniejszym podejściem jest pomiar potencjometryczny z użyciem elektrody Ag/AgCl6,7,13. Pomimo obiecujących wyników, podejście to ogranicza się do pomiarów w skali laboratoryjnej, ponieważ dryfty potencjału odniesienia oraz spadek potencjału dyfuzyjnego prowadzą do błędnych danych14,15. Podejście oparte na czasie przejścia w ramach dynamicznego pomiaru elektrochemicznego (DEM) mogłoby złagodzić problem wynikający z dryftu potencjału16.
W metodzie DEM mierzy się odpowiedź układu na przyłożony bodziec17-19. Przykładem takiego układu jest chronopotencjometria. W tej metodzie impulsem prądu służącym jako bodziec jest wyczerpanie jonów w pobliżu powierzchni elektrody, a następnie mierzy się odpowiadającą mu zmianę potencjału. Prąd anodowy na elektrodzie Ag/AgCl inicjuje reakcję faradaiczną (Ag + Clˉ
AgCl + eˉ), co prowadzi do wyczerpania jonów Clˉ w pobliżu powierzchni elektrody. Zmiana potencjału jest funkcją przyłożonego prądu oraz stężenia (wybiórczych) jonów w elektrolicie12,20. W momencie całkowitego wyczerpania tych jonów w pobliżu powierzchni elektrody szybkość zmiany potencjału gwałtownie rośnie, tworząc punkt przegięcia21. Punkt przegięcia na krzywej odpowiedzi potencjał-czas (chronopotencjogramie) wskazuje czas przejścia i może być wyznaczony z maksimum pierwszej pochodnej odpowiedzi potencjału22. Czas przejścia jest charakterystyczny dla stężenia jonów. Podejście to było wykorzystywane do oznaczania stężeń różnych jonów17 oraz pH elektrolitów23,24. W przypadku zastosowania elektrody Ag/AgCl jako elektrody roboczej (do której przyłożony jest prąd), jonami ulegającymi wyczerpaniu będą jony chlorkowe17. Zatem pomiar czasu przejścia pozwoli na oznaczenie ich stężenia.