Датчик для определения концентрации водорода в газовой смеси

 

ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА В ГАЗОЮЙ СМЕСИ, содержащий электролит и катгшитически активные электроды, о т л и ч а ю

«, »,,, . РЕСПУБЛИН

М50 01 и 27 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

79-97 .

Остальное

Соединения сурьгы

Полимерное связую.щее

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБР :ТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3592653/18-25 (22) 17.03.83 (46) 30.06,84. Бюл Р 24 (72) Т,А.Êàðàñåâà, A.Â.Ãîðîäûñêèé, A.Ì.Ìàòèÿñåâè÷ н В.М.Белецкий (71) Институт обцей и неорганической химии AH. УССР (53) 543.247(088.8) (56) 1. Harris L.A.À. А titapiura

dioxide hydrogen detector. J Efectrochem. Soc. 1980, 127, 9 12, рр, 2657-2662>

2. Патент США 9 3003932, кл. 6 01 и 27/46г ойублик. 1961 (прототип).

ÄÄSUÄÄ1 100555 А (54) (57) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕИИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА В ГАЗОВОЙ СМЕСИ, содержащий электролит и каталитически активные электроды, о т л ич а ю ц и и с я тем, что, с целью повыаения точности и избирательности измерений, в качестве электролита используют, твердый протонпроводящий электролит на основе соединения cypbw с добавкой полимерного связуюцего в следующих соотнааениях, мас.Вг.1100555

89-9 7

Ост an ьное

B качестве полимерного связующего могут быть использованы водонераствориже гидрофильные полимеры, например, попитетрафторэтилен, полистир и др. о

На чертежа изображен предлагаемый датчик.

Датчик состоит из твердого электролита 1, выполненного в виде прессованного диска, йокрытого с обеих сто- 60 рон платиновыми электродами 2, которые с помощью токоотводов 3 соединены с ре-1 гистрирующим электрическим прибором 4 ., ВНИИПИ Заказ 4575/35

Ь

Филиал ППП "Патент", г. У и пи, 11а тент

Изобретение относится к аналитической химии, точнее к анализу газовых смесей, и может быть использовано для количественного определения содержания водорода в сложных газовых смесях, металлах и т.д.

Известен датчик для определения. концентрации в газовой смеси водорода, содержащий напыленные на стеклянную пластину слоИ двуокиси титана, металлического титана, пленку отрицательного фоторезиста и несколько полосок металлической пластины Г13.

К недостаткам данного датчика следует отнести низкую чувствительность (возможность определения водорода только концентраций от 0,1 до 0,58), зависимость быстродействия датчика от температуры, низкую избирательность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик для определения концентрации водорода в газовой смеси, содер, жащий электролит с каталитически активными электродами f23, Недостатками известного датчика .являются низкая чувствительность (возможность определения концентрации Н только от 0,1 до 28), низкая избирательность (в присутствии COÄ

COZ О ЙН H 2 $ у л дор д нельзя проводить анализ водородсодержащего газа), требуется точное поущержание температуры и потенциала электрода, кроме того, датчик чувствителен к вибрациям.

1 Цель изобретения - повышение точности и избирательности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что s датчике для определения концентрации водорода в газовой смеси, содержащем электролит и каталитически активные электроды, в качестве электролита используют твердый протонпроводящий электролит на рснове соединения сурыы с добавкой полимерного связующего в,следукщих соотнсиениях, мас.8:

Соединения сурьм

Полимерное связующее

Датчик работает следующим образом.

Исследуемая газовая смесь, содержащая водород, подается на один из электродов датчика, где происходит

5 ионизация водорода. Ион водорода переносится через твердый протонпрозодящий электролит к другому электроду, на котором восстанавливается.

В результате разных концентраций

10 водорода на электродах датчика возникает ЭДС, величина которой пропорциональна логарифму концентраций водорода в смеси.

Датчик может работать при температурах от -30 до +100 С. Содер»;-ние водорода в газовых смесях можно измерять бт 10 З до 100 об.8 °

Использование полимерного связующего необходимо для обеспечения механической прочности без значительного уменьшения чувствительности датчика.

Чувствительность датчика (оанбка измерения ) для определения концентрации водорода существенно зависит

2 от удельного сопротивления системз в целом, т„е. сопротивления на границе электрод - электролит и контактного сопротивления между поликристаллитами твердого электролита.

30, Введение полимерного связующего, как непроводящий материал, с одной стороны, приводит к увеличению удельного сопротивления, а, следовательно, к уменьшению чувствитель3$ ности, а, с другой стороны, поли мерное связующее приводит к увелиiченню механической прочности и лучшей адгезии электродного материала к твердому электролиту, что повышает

40 чувствительность системы в целом.

Таким образом, указанные гранич-! ные концентрации ингредиентов элек .I тролита были выбраны с учетом приведенного выше обоснования.

Пример 1. Если взять соотнсааение твердого электролита и поли° мерного связукщего равное 88-128, то в этом случае за счет уменьшения чувствительности ошибка измерения возрастает до 3,78. При соотношении твердый электролит - полимерное связующее 80-208 ошибка возрастает до 10%.

Пример 2. Если взять соотнсхаение твердого электролита - поли5 мерного связующего равное 99-18, то в этом случае происходит отслаивание электродов от поверхности твердого электролита, что приводит к полной потере чувствительности.

В качестве твердого электролита использовались полисурьмянокремниевая, полисурьмянофосфорная, полисурьмянокремниевофосфорная кислоты.

Ти аж 823 Подписное

Р жгород, ул Проектная, 4 з„,, В З-.