Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться в химической, электронной и в других отраслях промышленности и энергетики, а также службами техники безопасности для определения парциального давления H2 в газовых смесях.
Известен чувствительный элемент электрохимического датчика H2 потенциометрического типа, работающий в диапазоне температур 20-200oС, состоящий из 2-х электродов, один из которых изготовлен из Pt, а другой из Ag, Tl, TiHx или ZrHx, между которыми помещен тонкий слой электролита Zr(HPO4)• 2H2O [1] Значения ЭДС, возникающей между электродами, зависят от давления водорода. Такой чувствительный элемент позволяет измерять парциальные давления водорода в диапазоне 10-105 ppm.
Недостаток данного элемента заключается в том, что измерения можно проводить только в присутствии паров воды, т.е. только во влажной атмосфере. В противном случае происходит быстрая дегидратация электролита и, как следствие, деградация чувствительного элемента.
Наиболее близким техническим решением является чувствительный элемент, представляющий собой твердотельную гальваническую цепь [2]
,
где в качестве электролита (ТЭ) используют композиты, представляющие собой смесь Sb2O5 и одной из солей цезия с общей формулой CsHx(ЭО4)2, где Э s или P, x 3 или 5. Данный элемент работает стабильно при комнатной температуре в реальных газовых смесях с переменной влажностью.
Недостатком данного элемента является узкий диапазон рабочих температур. При Т>60oC начинается деградация элемента, по-видимому, вследствие протекания химической реакции между компонентами электролита, в результате которой образуется плохопроводящее соединение.
В изобретении решается задача расширения диапазона рабочих температур чувствительного элемента датчика парциального давления водорода в газовых смесях в условиях различной влажности.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в чувствительном элементе типа
в качестве твердого электролита используется композит, изготовленный из смеси MeHSO4, Me Rb, Сs, K и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении,мол.):
MeHSO4 20-70;
SiO2 Остальное
Композит, используемый в чувствительном элементе, стабилен в диапазоне температур 20-200oC, выдерживает многократное термоциклирование без изменения характеристик. Проводимость композита зависит от состава и составляет 10-2 10-6 Ом-1см-1 в рабочем интервале температур. При содержании MeHSO4 менее 20 или более 70 мол. композит имеет значительно более низкую проводимость, вследствие чего резко снижается чувствительность и увеличивается время срабатывания датчика.
Изобретение поясняется чертежом.
Чувствительный элемент представляет собой таблетку из твердого электролита 1, к торцевым сторонам которого припрессованы два электрода один 2 из платины или палладия, а второй 3 из серебра с промежуточным слоем 4 из смеси Aq -Aq2SO4.
Пример 1. Берут мелкодисперсный порошок SiO2 и тщательно перемешивают его с RbHSO4 в соотношении 70 30 мол. Из смеси прессуют таблетку, на одну сторону которой напыляют электрод из смеси Ag-Ag2SO4, который покрывают серебряной пастой. Готовую таблетку прогревают при 220oC в течении 5 мин. Затем полученный таким образом чувствительный элемент помещают в термостатируемый объем с известной концентрацией водорода и измеряют значения ЭДС между электродами.
Пример 2-4. В условиях примера 1 берут другие составы композита RbHSO4-SiO2. Результаты испытаний указаны в таблице.
Пример 5. В условиях примера 1 берут композит, содержащий CsHSO4 и SiO2 в соотношении 50 50 мол.
Пример 6. В условиях примера 1 берут композит, содержащий KHSO4 и SiO2 в соотношении 40 60 мол.
Таким образом, предлагаемый чувствительный элемент работает при температурах 20-200oC в то время, как прототип [2] только при комнатной.
Значения ЭДС (мв) чувствительных элементов различного состава при различных температурах (принятые сокращения: н/с значения нестабильны во времени) приведены в таблице.
Литература.
1. N.Miura, T.Harada, Y.Shimizu, N.Yamazoe /Cordless Solid State Hydrogen Sensor Using Proton Conductor Thick Film/ Sensors and Actuators, B1 (1990) р.125-129.
2. Патент РФ N 2038592, кл. G 01 N 27/407, 1995.
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к чувствительному элементу электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях, состоящему из твердого композитного электролита и двух электродов, один из которых изготовлен из Pt или Pd, а другой из Ag и промежуточного слоя из смеси Ag- Ag2SO4, при этом твердый композитный электролит состоит из смеси одной из кислых солей сульфата щелочного металла MeHSO4 и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении, мол.%: MHSO4 20-70; SiO2 остальное. 1 ил., 1 табл.
Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях, состоящий из твердого композитного электролита и двух электродов, один из которых изготовлен из Pt или Pd, а другой из Ag и промежуточного слоя из смеси Ag-Ag2SO4, отличающийся тем, что твердый композитный электролит состоит из смеси одной из кислых солей сульфата щелочного металла MeHSO4 и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении, мол.
MeHSO4 20 70
SiO2 Остальноен
| ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ВОДОРОДА В ВОЗДУХЕ | 1992 |
|
RU2038592C1 |
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
