Способ анализа состава газовой среды Советский патент 1984 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к количэст венному анализу состава сред как Е лабораторной практике, так и в промьшленности. Известен способ анализа газовой среды с использованием ячейки с выс котемпературным твердым электролито измерительньш и эталонным газовым электродами для определения состава кислородсодержащих газов путем изме рения ЭДС 1. ос татками такого способа явля ются требование высокой степени газоплотности твердого электролита, использование эталонного газового электрода и необходимость высокой точности абсолютной температуры и ее поддержания на электродаХ;. что снижает точность измерений. При использовании эталонных газовых C jeсей - инертный газ +0 с малыми содерясаниями кислорода возникает знач тельная погрешность, обусловленная электролитическим натеканием кислорода из газа с большим парциальным дэ.Елением в газ, где парциапьное давление кислорода меньше. Наиболее близким техническим: )эешекием к предлагаемому является спо соб анализа состава газовой среды с использованием электрохимической .. ячейкИ; содержащей твердозлектролит ный элемент с нанесенльн Г на его пр тивоположные п-оверхности измеритель электродами,, заключающийся в том. что измеряют Э,1|С и определяют концентрацию искомого компонента L2. Недостаток этого способа заключа ется в ТОМ; что СИ обладает невысокой точностью при измерении состава газовьос сред - инертньш газ + 0 с. содержанием кислорода более а также смесей GO-fCO и Н и Н.0 с большим содержанием СО,, аяи 0,0. Цель изобретения - повышение точности намерений. Доставленная цель достигается тем, что согласно способу анализа состава.газовой среды с использованием электрохимической ячейки, содер ясащей твердоэлектролитный элемент., с нанесенными на .его противоположные поверхности измерите,пькь&ш электрода заключающемуся в том, что измеряют ЭДС и определяют концентрацию искомого компонента,, перед измерения ми определяют коэффициент, Зависяшлй от материала твердоэлектролитного злемента и от состава газовой среды, после чего создают градиент температур между измерительными электродами, проводят измерение ЭДС и по данным измерений рассчитывают кондентрацию искомого компонента. На чертеже изображена электрохимическая ячейка. Она содержит твердозлектролитный элемент 1 с нанесенными на его противоположные поверхности измерительными электродами 2, вокруг электродов расположены нагревательные элементы 3, Для измерения градиента температуры служит термопара 4. измерение ЭДС производят вольтметром 5. Способ осуществляется следующим образом, В электрохиг-шческой ячейке определяют коэффициент Q0 - постоянную ячейку, равна E/At в эталонной среде5 где Е - ЭДС, измеренная в эталонной среде, ut - градиент температур, электрохимическую ячейку помещают в анализируемую газовую среду, нагревают до рабочей температуры, задают перепад температур At между электродами от 5 - до 300 С, измеря-; ют ЭДС, вычисляют величину Q F - - 0 Л Ч где QP - коэффициентj Е - ЭДС5 измеренная в анализируемой газовой среде; заданный градиент температур, по которой вычисляют концентрацию искомого KONmoHeHTa. П р и м е р. Ячейку помешают в газовую средуS состав которой нужно определр ть Ячейку нагревают до рабочих температур электродов, которые составляют 750 и 9GQ°C,, . Определяют ПОСТОЯННУЮ ячейки 0., для чего над электродами пропускают кислород с расходом около 3 л/ч. Постоянная ячейки равная - 0,459 мВ, Затем пропускают через ячейку с расходом около 5 л/ч одну из анализируемых смеН +HjO известных сей HE+OJ S CO+COj составов, и.замеряют ЭДС ячейки. По значениям Э,ДС в соответствии с фор::-г: лой (1) вычисляют величину Q для каждо смеси. Учитывая, что общее давление смесей равняется атмосферному, состав газов рассчитывают по уравнениям. В атмосфере PO,exp(g---)exp(46,4Q) (2)

в атмосфере СО+СО

X 4-- -г---- p.

0-11,16)(3)

где F - число Фарадея;

R - универсальная газовая постоянная J В атмосфере О

(.) 1 1- к J

Уравнения описывают зависимость окислительно-восстановительного потенциала электродов от состава газов и для всех практически важных газовых систем и сред надежно установлены.

В таблице предстаЕшены данные измерений и расчетов.

Использование предлагаемого способа днализа состава газовой среды позволяет апализировать состав широкого диапазона сред с высокой точностью, поскольку практически исключаются условия для электролитического натекания кислорода, обусловленные наличием электронной проводимости электролита. Значительно снижаются требования к газоплотности твердого электролита, отпадает необходимость в создании и герметизации одного из газовых объемов ячейки, а также в непрерывной продувке стандартного газа с эталонным содержанием кислорода.

СПОСОБ АНАЛИЗА СОСТАВА ГАЗОВОЙ СРЕДЬ С использованием элект трохимической ячейки, содержащей твердоэлектролнтньй элемент с нанесеннь ш на его противоположные поверхности измерительными электродами, заключающийся в том, что измеряют ЭДС и определяют концентрацию искомого компонента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, перед измерениями определяют коэффициент, зависящий от материала твердоэлектролитного элемента и от состава газовой среды, после чего создают градиент температур между измерительными электродами, проводят измерение ЭДС и по данньп-1 измерений рассчитывают конценQ трацию искомого компонента. s