Электрохимический датчик для опреде-лЕНия КОНцЕНТРАции КиСлОРОдА B жидКОС-ТяХ и гАзОВыХ СМЕСяХ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/46 

: . 1

Изобретение относится к электро- i аналитической химии, в частности к устройствам для определения концент рации кислорода в жидкостях и газовых смесях путем измерения тока его восстановления на катоде гальванического датчика.

Известен безмембранный электрохимический датчик, предназначенный для работы в загрязненной среде, имеющий литой индикаторный электрод (катод) , состоящий из сплава таллий-ртуть и покрытый насыщенной таллиево-ртутной амальгамой, служащей для стабилизации проводимости поверхности электрода путем самоочищения амальгамированной поверхности 13.

Недостатками известного датчика являются сложность конструкции, а также невозможность измерения концентрации кислорода в газовых средах.

Наиболее близким к предлагаемому является электрохимический датчик концентрации кислорода в жидкостях и газовых смесях путем измерения тока восстановления кислорода, содержащий полупроницаемую мембрану, индикаторный электрод (катод) и вспомогательный электрод (анод), выполненный из измельченного материала 2.

Недостатками известного датчика являются снижение ресурса его работы из-за пассивации поверхности анода нерастворимдми окисными соединениями, образуемыми при его взаимодействии с молекулярным кислородом, не ионизированном на катоде; уменьшение величины суммарной активной поверхности анода вследствие нарушения электри0ческого контакта между частицами измельченного материала; использование для активации анода дефицитного и дорогого материала платины.

Цель изобретения - увеличение ре5сурса работы датчика.

Указанная цель достигается тем, что в известном электрохимическом датчике для определения кислорода в жидкостях и газовых смесях путем

0 измерения тока йосстановления кислорода, содержащем полупроницаемую мембрану, индикаторный электрод (катод) , вЬпомогательный электрод (анод), выполненный из измельченного матери5ала, электрод изготовлен из амальгамированного материала.

На чертеже показан лредлагаемый датчик.

корпус 1 датчика представляет собой закрытый с одного конца цилиндр

(фторопласт, винипласт и др.) с перфорированной боковой поверхностьЕо. Ка тод 2 (индикаторный электрод выполнен в виде намотки проволоки Г(серебро, никельJ на корпус 1 датчика. Катод 2 датчика покрыт полимерной мембраной 3 (полиэтилен, фторопласт), которая герметично прикреплена к корпусу и обеспечивает предельно диффузионный режим работы датчика. Анод 4 прессован из амальгамированной кадмиевой стружки в корпус датчика. Контактный вывод 5 выполнен из серебряной проволоки и вплавлен в корпус, что обеспечивает герметичность соединения. Нижняя часть корпуса 1 закрыта фторопластовой пробкой. Датчик заполняется электролитом (27%-ый раствор кон).0

При контакте полупроницаемой мембраны с исследуемой средой молекулы кислорода диффундируют через мембрану к катоду 2, на котором происходит их электровосстановление. Электрохимическая реакция на катоде протекает с потреблением 4-х электронов O.JI+ 2Н2О +

В результате во внешней измерительной цепи возникает предельный диффузионный ток процесса. Молекулярный кислород, не ионизированный на катоде 2 или выделяющийся-из стенок полимерного корпуса, диффундирует в электролите внутренней полости корпуса 1 к амальгамированной поверхности частиц анода 4, где ионизируется на поверхности амальгамы с образованием гидроксильного иона ОН.. Гидроксильный ион образует комплексное соединение с материалом анода, не препятствующее дальнейшему процессу; а также освобождает свободный электрон, восстанавливающий потенциал амальгама.

В результате этого процесса молекулярный кислород, не ионизированный на катоде, при помощи амгшьгамы на поверхности анода поглощается реакцией, сокращающей его активное состояние. Амальгама соприкасающихся частиц анода снижает величину переходного сопротивления между ними, поддерживая электрический контакт в объеме анода при уменьшении конактного давления между частицами в процессе р.аботы датчика. В результате сохранения электрического контакта между частицами анода.поддерживается на рабочем уровне величина его суммарной активной поверхности.

В предлагаемом датчике по сравнению с известными снижается вероятность отказа его в течение гарантийного срока службы и соответственно повышается надежность всего устройства для определения концентрахши киспорода ресурс работы при испытаниях составляет 3 г)} на 40% снижаются затраты с изготовлением датчиков, обеспечивающих заданный ресурс работы; не требует при изготовлении анода драгоценного металла (платины.

изобретения

Электрохимический датчик для определения концентрации кислорода в жидкостях и газовых смесях путем измерения тока восстановления кислорода, содержащий полупроницаемую мембрану, индикаторный электрод (катод, и вспомогательный электрод (анод, выполненный из измельченного материала, помещенного в корпус, отличающий с я тем, что, с цепью увеличения ресурса работы датчика, вспомогательный электрод выполнен из амальгамированного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ..США 3753868, кл. G 01 N 27/46, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 296022, кл. G 01 N З/Об, опублик. 11.10i 68 (прототип) .

4