ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЦЕТИЛЕНА Российский патент 2002 года по МПК G01N27/407 

Описание патента на изобретение RU2194975C2

Изобретение может быть использовано в контроле за содержанием ацетилена в замкнутых и открытых пространствах, а также в парах трансформаторного масла, являющимся признаком возникающих дефектов в процессе эксплуатации трансформаторов высокого напряжения.

Сущность изобретения: электрохимический газоанализатор для определения ацетилена в замкнутых и открытых пространствах, а также в парах трансформаторного масла, позволяет работать при температурах 0 до 40oС, содержит рабочий электрод, представляющий собой пористую углеродную матрицу с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем, протонпроводящий твердый электролит и, в качестве электрода сравнения, оксид никеля.

Уровень техники в данной области характеризуется общедоступными сведениями, приведенными ниже.

Наиболее широкое применение для определения концентраций газов (среди которых определяемым может быть и ацетилен) в отработавших и технологических газах, а также в воздухе получили термокаталитические газоанализаторы. Применение таких газоанализаторов требует наличия вспомогательных устройств, в частности пламенной печи или камеры сгорания. Для каталитического сжигания углеводорода (например, ацетилена) служит пламенная печь с номинальной температурой от 365 до 560oС в зависимости от температуры возгорания измерительного газа, а в качестве катализатора используется палладиевый контакт [1].

Недостатками [1] являются:
а) наличие вспомогательных устройств для сжигания измерительного газа, т.е. работа газоанализатора при высокой температуре;
б) использование палладия, относящегося к платиновым металлам, что существенно удорожает стоимость такого устройства.

Известны также полупроводниковые чувствительные элементы, предназначенные для работы в составе приборов контроля утечек взрывоопасных и токсичных веществ восстановительного типа (в частности углеводородов).

В способе изготовления полупроводниковых чувствительных элементов заложены следующие операции:
1) намотка термостойкой спирали из платиновой проволоки, причем эта операция контролируется с помощью измерительного микроскопа;
2) формирование на этой спирали керамического газочувствительного тела путем нанесения и прокаливания полупроводникового материала, представляющего собой гель гидроксида индия, обработанный азотной кислотой.

Для стабилизации газочувствительных свойств элементы прокаливают при 850oС в течение 4 ч [2]. В основе работы такого устройства лежит изменение электропроводности керамического тела при определенных температурах под воздействием восстановительного газа.

Недостатками [2] являются:
а) использование благородных металлов (платины), что существенно удорожает газоанализатор;
б) работа данного устройства при повышенных температурах.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности (работа устройства при комнатной температуре) является устройство для непрерывного определения ацетилена, образующегося под действием тлеющих разрядов в высоковольтных устройствах с масляной изоляцией. Газообразные продукты с помощью диффузии через выполненную в виде шланговой спирали полупроницаемую мембрану из политетрафторэтилена направляют в систему трубопроводов, заполненную инертным газом. Система содержит газообразную трубку с адсорбентом для ацетилена, заполненную окрашивающимся индикатором [3]. Принцип работы такого устройства основан на изменении цвета индикатора при его контакте с ацетиленом.

Недостатком [3] является проведение лишь качественного анализа на содержание ацетилена. Предлагаемое же изобретение позволяет определять количественное содержание этого газа, в том числе и в высоковольтных устройствах.

Целью данного изобретения является получение количественных результатов концентрации ацетилена, работа газоанализатора при комнатной температуре и обеспечение простоты и доступности измерений при относительно невысокой стоимости устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве рабочего электрода использовалась пористая углеродная матрица с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем. Электродом сравнения служил порошкообразный оксид никеля, электролитом являлась протонпроводящий твердый электролит.

На фиг. 1 представлен разрез электрохимического газоанализатора. Где на фиг. 1 обозначены: токоотводы 1, рабочий электрод 2, твердый электролит 3, корпус ячейки (фторопласт) 4, прокладка 5, электрод сравнения 6.

Новым в предложенном техническом решении является то, что в качестве рабочего электрода использовалась пористая углеродная матрица с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем, электродом сравнения служил порошкообразный оксид никеля, электролитом являлся протонпроводящий твердый электролит.

Электрохимический газоанализатор работает в потенциометрическом режиме. Через газоанализатор получают сигнал на содержание газа в виде ЭДС в заданном интервале концентраций. Аналитический сигнал зависимости ЭДС от концентрации ацетилена использован для построения соответствующей калибровочной кривой, по которой определяется исследуемая концентрация газа (фиг.2.).

В результате аппроксимации экспериментальных данных была получена следующая формула: ΔЕ=29,92+5,25 lgC.

Список используемой литературы
1. VEB Junkalor.//JUNKALOR-Prozessgasanalysatoren. - 1985.

2. Авторское свидетельство СССР 1614646 A, G 01 N 27/12, 1989.

3. Швейцария, патент 667740, 1989.

Похожие патенты RU2194975C2

название год авторы номер документа
ПРОТОНПРОВОДЯЩИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИТ 2009
  • Михайлова Антонина Михайловна
  • Колоколова Елена Викторовна
  • Никитина Людмила Владимировна
RU2400294C1
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА СЕРЫ (IV) В АТМОСФЕРЕ ВОЗДУХА 1996
  • Ефанова В.В.
  • Михайлова А.М.
  • Любасовская М.Л.
  • Архипова Т.В.
RU2144181C1
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА В АТМОСФЕРЕ ВОЗДУХА 1996
  • Архипова Н.В.
  • Михайлова А.М.
  • Любасовская М.Л.
  • Ефанова В.В.
RU2114425C1
Чувствительный элемент газоанализатора хлора в воздухе 1990
  • Чвирук Владимир Петрович
  • Карасева Татьяна Андреевна
  • Городыский Александр Владимирович
  • Мазанко Анатолий Федорович
  • Герасименко Маргарита Алексеевна
  • Нефедов Сергей Владимирович
  • Ключников Михаил Николаевич
  • Линючева Ольга Владимировна
SU1755165A1
Способ создания сенсора газов и паров на основе чувствительных слоев из металлсодержащих кремний-углеродных пленок 2023
  • Мясоедова Татьяна Николаевна
  • Михайлова Татьяна Сергеевна
  • Бут Анастасия Александровна
RU2804746C1
ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ АМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ 2011
  • Калякин Анатолий Сергеевич
  • Волков Александр Николаевич
  • Фадеев Геннадий Иванович
  • Демин Анатолий Константинович
  • Стороженко Алексей Николаевич
RU2483299C1
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И БАТАРЕЯ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА 2012
  • Платонов Владимир Николаевич
  • Драчёв Александр Иванович
RU2596214C2
МУЛЬТИОКСИДНЫЙ ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКИЙ ЧИП И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 2018
  • Федоров Федор Сергеевич
  • Соломатин Максим Андреевич
  • Сысоев Виктор Владимирович
  • Ушаков Николай Михайлович
  • Васильков Михаил Юрьевич
RU2684426C1
ДАТЧИК СОДЕРЖАНИЯ СЕРНИСТОГО ГАЗА В ВОЗДУХЕ 2010
  • Маслов Леонид Павлович
  • Кундрюцкова Людмила Александровна
  • Лонина Наталья Николаевна
RU2440567C1
ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ АМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ 2011
  • Фадеев Геннадий Иванович
  • Волков Александр Николаевич
  • Калякин Анатолий Сергеевич
  • Демин Анатолий Константинович
  • Горелов Валерий Павлович
  • Нейумин Анатолий Дмитриевич
  • Балакирева Валентина Борисовна
RU2483298C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 194 975 C2

Реферат патента 2002 года ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЦЕТИЛЕНА

Изобретение может быть использовано в контроле за содержанием ацетилена в замкнутых и открытых пространствах, а также в парах трансформаторного масла, являющимся признаком возникающих дефектов в процессе эксплуатации трансформаторов высокого напряжения. Технический результат изобретения заключается в получении количественных результатов концентрации ацетилена, работе газоанализатора при комнатной температуре и обеспечении простоты и доступности измерений при относительно невысокой стоимости устройства. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве рабочего электрода использовалась пористая углеродная матрица с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем. Электродом сравнения служил порошкообразный оксид никеля, электролитом являлся протонпроводящий твердый электролит. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 194 975 C2

Электрохимический газоанализатор для определения концентрации ацетилена, содержащий рабочий электрод, электрод сравнения и электролит, отличающийся тем, что работает при комнатной температуре и в качестве рабочего электрода использована пористая углеродная матрица с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем, электродом сравнения служит порошкообразный оксид никеля, в качестве электролита использован протонпроводящий твердый электролит.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2194975C2

DE 4010493 А, 02.10.1991
Поршень 1977
  • Болштянский Александр Павлович
  • Гринблат Владимир Львович
  • Громыхалин Вадим Григорьевич
  • Деньгин Валерий Георгиевич
  • Хорошунов Анатолий Иванович
SU667740A1
JP 61200455 А, 05.09.1986
US 4581204 А, 08.04.1986
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ С ПОМОЩЬЮ ДАННОГО ДАТЧИКА 1994
  • Елена Никольская[Ru]
RU2106621C1
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК 1991
  • Дубровский Михаил Григорьевич
  • Зеленин Анатолий Николаевич
RU2018118C1

RU 2 194 975 C2

Авторы

Михайлова А.М.

Никитина Л.В.

Кучеренко В.И.

Даты

2002-12-20Публикация

2001-01-15Подача