A Calibration-Free pH Sensor Using an In-Situ Modified Ir Electrode for Bespoke Application in Seawater

Abstract

A bespoke calibration-free pH sensor using an in situ modified Ir electrode for applications in seawater is reported. The electrochemical behaviour of an iridium wire in air-saturated synthetic seawater was studied and the formation of pH-sensitive surface layers was observed that featured three pH-sensitive redox couples, Ir(III/IV), IrOxOI−/IrOxOII−H, and Hupd/H+, where Hupd is adsorbed hydrogen deposited at underpotential conditions. The amperometric properties of the electrochemically activated Ir wire were investigated using linear sweep voltammetry first, followed, second, by square wave voltammetry with the formation conditions in seawater for the optimal pH sensitivity of the redox couples identified. The sensor was designed to be calibration-free by measuring the “super-Nernstian” response, in excess of ca 60 mV per pH unit, of Ir(III/IV) relative to the less sensitive upd H oxidation signal with the pH reported on the total pH scale. The pH dependency of the optimised sensor was 70.1 ± 1.4 mV per pH unit at 25 °C, showing a super-Nernstian response of high sensitivity.

Sensitive detection of dissolved oxygen in seawater by fluorometric sensing based on ZnO-NH2@SiO2 QDs

“…This mild alkalinity in seawater results from the hydrolysis of weakly acidic anions, typically yielding a pH range of 7.5 to 8.5. 40 Seawater contains many coexisting metal ions, including Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ and other alkali earth metal ions. In addition, high concentration of anions such as Cl À ions is another characteristic of seawater.…”

Sistem Monitoring Kadar pH Kolam Udang Secara Real-Time Dengan Algoritma Regresi Linier

“…Tinjauan Pustaka Penelitian sejenis ini pernah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya, seperti penelitian dengan judul "A Calibration-Free pH Sensor Using an In-Situ Modified Ir Electrode for Bespoke Application in Seawater" yang ditulis oleh Yuqi Chen dan Richard Compton pada tahun 2021 membahas tentang pengembangan sensor pH yang tidak memerlukan kalibrasi untuk digunakan dalam aplikasi khusus di laut [5]. Artikel ini berhasil mengembangkan sensor pH tanpa kalibrasi yang dapat digunakan di dalam air laut dengan menggunakan elektroda Ir yang dimodifikasi in-situ.…”

“…Penelitian ini memberikan kontribusi penting terhadap pengembangan sistem pemantauan kualitas udara yang berbasis IoT dengan biaya yang rendah dan dapat didistribusikan secara luas. Sistem ini dapat membantu memantau kualitas udara di berbagai lokasi dengan akurasi yang baik dan dapat diakses dengan mudah melalui teknologi cloud computing Selain penelitian [5], [6], dan [10] adapun penelitian dengan judul "Wireless and Low-Power Water Quality Monitoring Beat Sensors For Agri and Acqua-Culture IoT Applications" yang ditulis oleh Duangchak Manyvone, Ryohei Takitoge, dan Koichiro Ishibashi pada tahun 2018 membahas tentang pengembangan sensor air nirkabel yang hemat daya untuk aplikasi IoT di bidang pertanian dan akuakultur [11]. Hasil dalam penelitian ini menunjukkan bahwa sensor air yang dikembangkan mampu memberikan hasil yang akurat dan dapat diandalkan dalam mengukur berbagai parameter air.…”

“…Proses kalibrasi sensor pH bertujuan untuk menentukan kembali respons sensor pH terhadap pH standar yang diketahui sehingga memberikan hasil pengukuran pH yang akurat. Berikut ini adalah rumus umum untuk kalibrasi sensor pH: pH = mV + C Keterangan pH : nilai pH dari larutan yang diukur V : tegangan keluaran sensor pH dari larutan yang diukur m : kemiringan garis kalibrasi (slope) C : nilai pergeseran garis kalibrasi (intercept) Untuk melakukan kalibrasi sensor pH, perlu adanya melakukan dua kali kalibrasi menggunakan buffer pH standar, seperti pH 4.0 dan pH 7.0, atau pH 7.0 dan pH 10.0 [5]. Setelah didapatkannya nilai pH dari sensor pH maka dilanjutkan dengan penggunaan regresi linier.…”

“…(pH = -log[10^-5] = 5)[5].Setelah nilai pH sudah didapat maka selanjutnya melakukan kalibrasi pH guna…”