Geschichte des Potentiostaten

Ein knapper Überblick über den Potentiostat im Laufe der Jahre

Jaroslav Heyrovský entwickelte 1922 das erste polarografische Gerät für den Einsatz mit einer Quecksilbertropfenelektrode (siehe Abbildung 3.6). Er erhielt 1959 den Nobelpreis für Chemie.

Ein vielseitigeres Instrument ist der Nachfolger des Polarographen, der Potentiostat. Ein Aufbau mit drei Elektroden wurde möglich, und die meisten Potentiostaten können auch als Galvanostaten verwendet werden, d. h. entweder das Potential oder der Strom kann gesteuert und die andere Komponente gemessen werden. Bis in die 1980er Jahre waren Potentiostaten sperrige Geräte.

Die Geräte waren mit recht komplizierter Analogelektronik aufgebaut und besaßen eine Frontplatte mit Schaltern, Mehrgang-Potentiometern und ein oder zwei Messgeräten für das Potential und den Strom. Auf der Rückseite befanden sich einige Eingänge (zur zusätzlichen Potentialsteuerung) und Ausgänge (für Potential und Strom). Diese Ausgänge konnten für einen X-Y-Schreiber verwendet werden. Bevor Computer allgemein verfügbar waren, war der X-Y-Schreiber oft ein Plotter. Dieses Gerät zeichnete die Messergebnisse mit einer Filzspitze auf skaliertes Papier.

Für bestimmte Anwendungen werden nach wie vor analoge Geräte verwendet (Abbildung 3.7). Heutzutage werden Computer und Analog-Digital-/Digital-Analog-Wandler (AD/DA-Wandler) zur Aufzeichnung der Messergebnisse verwendet, doch der Potentiostat selbst ist nach wie vor ein sehr sperriges Gerät. Zudem sind die erforderlichen Kabelverbindungen anfällig für Störsignale, da sie als Antennen wirken, und es kann zu Verbindungsstörungen aufgrund beschädigter Kabel kommen.

In den 1980er Jahren wurden digitale Potentiostaten verfügbar. Diese Geräte waren anfangs noch recht groß. Die Entwicklung der digitalen Elektronik schritt mit hoher Geschwindigkeit voran, und die Vorteile digitaler Signale (Rauschunterdrückung und weniger Verbindungen) kamen den Messungen zugute.

Die ersten digitalen Geräte erforderten viele verschiedene digitale sowie analoge Bauteile. Im Jahr 2003 kam der EmStat auf den Markt, ein neues, universell einsetzbares Gerät mit geringem Stromverbrauch, das auf einer einzigen Leiterplatte mit den Abmessungen 5 cm × 3,5 cm (siehe Abbildung 3.8) aufgebaut war. Die mit Abstand größte Komponente ist der Stecker, der für den Anschluss an die Arbeits-, Referenz- und Gegenelektrode benötigt wird.

Da sowohl das Messgerät selbst, der Potentiostat, als auch das Mittel zur Aufzeichnung der Messwerte, der Computer, kleiner wurden, schrumpfte auch der Platzbedarf am elektrochemischen Arbeitsplatz. Aufgrund dieser Entwicklung wachsen der Forschungsbereich und die Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten der Elektrochemie. Im Jahr 2001 wurde von PalmSens BV, damals noch unter dem Namen Palm Instruments BV, ein batteriebetriebener, über einen Pocket-PC gesteuerter Potentiostat eingeführt.

Im Jahr 2018, mehr als 15 Jahre später, führte diese Idee eines wirklich mobilen elektrochemischen Geräts zur Veröffentlichung von PStouch, einer Android-App zur Steuerung der Potentiostaten von PalmSens . Die Elektrochemie hat sich vom Labor gelöst und dringt immer weiter in die Welt der Point-of-Care-Geräte vor.

In weniger als hundert Jahren wurden die grundlegenden Geräte für die elektrochemische Analyse erfunden und von der Größe einer großen Truhe auf Taschenformat verkleinert.