ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ АНАЛИЗА ГАЗОВ Советский патент 1973 года по МПК G01N27/26 

1

Изобретение может быть использовано для определения содержания кислорода, хлора, воды, фосгена и т. д. в широком диапазоне концентраций, в частности, при измерении концентраций газообразных компонентов до j.jQ-iooyjj ifj ниже, причем нижний предел зависит только от природы применяемого твердого электролита и близок к концентрациям, создаваемым его диссоциацией (например, для известного электролита состава 0,85ZTOz- j-0,15СаО это величина порядка 1 ).

Известен способ измерения концентраций с помощью высокотемпературной ячейки с твердым электролитом, когда в качестве электрода сравнения, обладающего постоянным парциальным давлением кислорода, иснользуют воздух или гетерогенную газообразную или твердую смесь веществ, находящихся в химическом равновесии. По известному способу газ, содержащий измеряемый компонент, пропускают с одной стороны твердого электролита, а сравнительная среда расположена с другой стороны. Мерой концентрации измеряемого компонента служит при постоянной температуре электродов Э.Д.С., развиваемая за счет различия парциальных давлений кислорода по разные стороны электролита.

Этот способ позволяет достаточно эффективно вести измерения при содержаниях измеряемого компонента от 100% до .

Однако при низких концентрациях возрастает погрещность измерения за счет переноса кислорода в связи с наличием электронной проводимости твердого электролита, причем 5 величина концентрации, например, для электролита 0,85ZrO2-f-0,15СаО, создаваемая проникающим вследствие электронной проводимости кислородом, составляет при расходе анализируемого газа 250 , температуре

0 -800°С, электроде сравнения - воздухе примерно , и измерение меньших концентраций, таким образом, невозможно. Аналогичны ограничения при применении твердых электролитов других составов.

5 По предлагаемому способу для повышения точности анализа э.д.с. ячейки поддерживают равной нулю путем изменения параметров, например температуры, сравнительного газа, по величине которых судят о составе газа.

0

На чертеже схематически изображен прибор для определения содержания кислорода, позволяющий реализовать предлагаемый способ анализа.

5 Он содержит ячейку / из твердого электролита, газоподводяшую трубку 2, емкость 3 для сравнительного газа 4, нагреватели 5 и 6, электроды 7 ячейки, термопару 8, регулятор 9 температуры, измеритель Ю температуры,

0 измеритель П э.д.с.

Анализируемый газовый поток проходит через газоподводящую трубку и контактирует с внутренним электродом твердоэлектролитной ячейки.

Сравнительная гетерогенная смесь помещена в герметизированную газонепроницаемую, например алундовую, емкость 3 и сообщается через газовую фазу с наружным электродом твердоэлектролитной ячейки. Емкость 3 может быть вакуумирована или через нее может пропускаться анализируемый газ после прохождения через рабочую полость электролитической ячейки.

Один из нагревателей 6, предназначен для создания высокой постоянной температуры в рабочей полости электролитической ячейки, а другой, 5, - для нагревания сравнительной среды.

Температуру сравнительной среды устанавливают так, чтобы парциальное давление измеряемого компонента сравнительной среды было равно парциальному давлению измеряемого компонента в анализируемом газе, что контролируется по э.д.с., которая в этом случае равна нулю.

При изменении парциального давления измеряемого компонента в анализируемом газе соответственно изменяют температуру сравнительной среды, чтобы разносии парциальных

давлений и соответственно э.д.с. вновь были равны нулю.

Мерой парциального давления кислорода или его концентрации в анализируемом газе служит температура сравнительной среды.

Предлагаемый способ может быть использован для измерения содержания других веществ, например хлора, в газе. Для этого необходимо в качестве электрода сравнения выбрать гетерогенную смесь, например металл- хлорид металла, а в качестве твердого электролита - материал, обладающий хлорионной проводимостью, например РЬСЬ.

Предмет изобретения

1.Электрохимический способ анализа газов, заключающийся в том, что анализируемый и сравнительный газы пропускают с разных сторон твердоэлектролитной ячейки и измеряют з.д.с. ячейки, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности анализа, э.д.с. ячейки поддерживают равной нулю путем изменения параметров сравнительного газа, по величине которых судят о составе газа.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что нулевое значение э.д.с. ячейки поддерживают изменением температуры сравнительного газа.

о . о Q . О О

п о О . С О О

sss:2sss::ssi;.J

.,22s±vn:2SS222 ssszs:::s±rrrrt:q //-,

i-iI - Жй ... .....гг.у.-:...

X.

Ш,.,...у. Br-ид газа

Stjuod газа