СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВА ГАЗА Советский патент 1972 года по МПК G01N27/416 

Изобретение может найти широкое применение для измерения содерн ания кислорода, азота, галоидов и т. д. в широком дианазоне концентраций. В частности способ пригоден как для измерения больших концентраций (около 10 об. % измеряемого концентрата), так и для измерения ультрамалых концентраций (менее 10 об. %).

Известен способ измерения состава газа с помош,ыо твердоэлектролитной гальванической ячейки, осуществляемый прибором для контроля содержания кислорода.

Предлагается способ, при котором газовый поток, содержаш,ий кислород, концентрацию которого необходимо определить, направляется внутрь трубки из твердого электролита, а с внешней стороны трубки находится сравннтельный поток газа со строго определенной постоянной концентрацией кислорода. Твердый электролит, состав которого 0,8 ZrO2+ +0,2 СаО, имеет преимушественно кислородноионную проводимость с незначительной проводимостью других типов. На внутреннюю и внешнюю поверхности электролита наносятся платиновые электроды. Рабочая температура электролита устанавливается в пределах от 650 до 1000°С.

наружного к внутренному электроду, создавая э.д. с. на электродах. Э. д. с. при этом рассматривается как логарифмическая функция парциального давления кислорода в анализируемом газе.

Однако для осуществления известного способа требуется наличие газообразной или иной сравнительной среды, имеющей строго постоянную концентрацию измеряемого компонеита, например кислорода, и требуется наличие устройств, задающих или поддерл ивающих содержанне измеряемого компонента в сравнительной среде постоянным, что не позволяет расширить возможности анализа.

При осуществлении предлагаемого способа измерения состава газа ячейку из твердого электролита с ионной проводимостью номещают в анализируемую среду и ноддержнвают различные неизменные тсмнературы но

обе стороны ячейкн. Прн этом на электродах ячейки э.д. с., которая является логарифмической функцней от концентрации измеряемого комнонента.

Па чертеже дана схема устройства для осуществлення способа. Устройство содержит камеру /, ячейку из твердого электролита 2, нагреватели 3 и 4, измеритель э.д.с. 5, электроды 6 и 7.

стины или иметь иную конфигурацию. На противоположные рабочие стороны ячейки наносятся металлические проницаемые для измеряемого компонента электроды.

Анализируемый газовый поток с измеряемым компонентом подается в камеру и омывает с обеих сторон ячейку из твердого электролита, контактируя с рабочими поверхностями ячейки.

При помощи нагревателей устанавливают на рабочих поверхностях ячейки различную по величине температуру (Ti и Тд), которая поддерживается неизменной во времени, так что разность температур рабочих поверхностей ячейки является постоянной величиной.

Температура рабочих поверхностей ячейки выбирается в зависимости от свойств твердого электролита и характера условий, сопутствующих измерению тех или иных компонентов или химических соединений.

В частности для измерения содержания кислорода ячейкой из твердого электролита состава 0,85 ZrO2+0.15 СаО температура выбирается в пределах от 600 до 1000°С с целью ловышения проводимости электролита и уменьшения.; времени установления равновесной э. д. с.. .,

Молекулы измеряемого компонента, например кислорода, -при контактировании с материалом электродов ионизируются на поверхности электролита а ввиду того, что рабочие поверхности ячейки находятся при разных по величине температурах, потенциалы, образующиеся на границах электрод - твердый электролит имеют разные значения. В этом случае э.д.с., равная разности потенциалов, связана с концентрацией измеряемого компонента. Концентрация свободных ионов в электролите является постоянной величиной для определенного электролита. Развиваемая ячейкой э.д.с. измеряется измерителем э.д.с.

Таким образом, концентрация измеряемого компонента в анализируемом газе однозначно определяется величиной э.д.с. развиваемой ячейкой.

Измерение состава газа не является абсолютным, однако градуировка не представляет 5 затруднений и может быть проведена с помощью эталонных смесей или сличением с эталонным анализатором.

Способ измерения состава газа твердоэлектролитной ячейкой с различными температурами рабочих поверхностей повышает эффективность и точность анализа при определении кислорода, азота, хлора и других газов, а также дает возможность проводить определение состава в закрытых объемах, где не допустима работа со сравнительными газами.

Предмет изобретения

Способ измерения состава газа с помощью ячейки из твердого электролита, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей анализа, поддерживают постоянные различные значения температуры па противоположных рабочих поверхностях ячейки.

IX /т

., Л.-.,/.,. 2

V,p,г .,(,,..,,.,(5l,J-,,r.| /