Электрохимический датчик

 

ЭЛЕКТРОЗШМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК на твердом электрохите с проводимостью по отношению li ионам кислорода, содержащий электрохимически активную зону с измерительньм и образцовьв4 электродами, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения , на наружную и внутреннкяо поверхности твердого электролита, на места, свободные от контакта измерительного и образцового электродов с твердьм электролитом, нанесено защитное покрытие из высокотемперат5грного непроницаемого для кислорода электроизоляционного материала. g (Л с ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИЧЭОИ

РЕСПУБЛИК

09) (и), „ С 01 И 27/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, и АВтОРсни46Р семВтйльстйм (21) 3555266/18-25 (22). 18.02.83 (46) 30.08.84. Вюл. 9 32 (72) А.Д. Горохов, В.E. Прохоров

Ю.С. Какунин и В.В. Сауткин (53) 543.25(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ В 2631721, кл. С 01 N 27/50» опублик. 1979.

2. Заявка Франщ и В 2358657, кл. С 01 0 27/28, опублик.. 1981 (прототип). (54) (57) ЭЛЕКГРОХИИИЧЕСКИЙ ДАТЧИК на твердом электролите с проводимостью . по отношению к ионам кислорода, содержащий электрохимическй активную зону с измерительньвю и образцовым электродамн, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками, отличающийся тем, :что, с целью повьипения-точности измерения, на наружную и внутреннюю поверхности твердого электролита, на места, свободные от контакта измерительного и образцового электродов с твердым электролитом, нанесено защитное покрытие иэ высокотемпературного непроницаемого для кислорода электроиэоляционного материала.

1111092

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля содержания кислорода в газах, например, при измерении и регулировании состава газовой среды в различных технологических процессах.

Известно устройство, предназначенное для измерения концентрации кислорода, содержащее корпус из стаби-.

1О лизированного и обладающего ионной проводимостью для .ионов кислорода твердого электролита, снабженного двумя слоями драгоценного металла, служащими электродами, находящимися соответственно в эталонной и контролируемой среде, которые образуют с твердым . электролитом электрохимическую систему 1 .

Недостаток известного устройства — 20 повышенная погрешность измерения содержания кислорода при низких его концентрациях за счет потока кислорода, обусловленного электрохимической проницаемостью стенок корпуса вследствие наличия неионной проводимости в любом твердом электролите даже при низких температурах, что вызывает отличие измеренных значений

ЭПС от теоретических.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электрохимический датчик на твердом элект,ролите с проводимостью по отношению к ионам кислорода, содержащий элект- 35 рохимически активную зону с измерительным и образцовым электродами, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками C2) .

Недостаток этого электрохимического датчика состоит также в повышенной погрешности измерения содержания кислородА в анализируемой газовой среде, обусловленной наличием в электрохимически активной зоне перепада температуры вдоль оси датчика, что приводит к неизотермическим условиям работы обоих электродов. При этом измеренная на электродах датчика ЭДС

50 для некоторой концентрации кислорода в анализируемой среде не будет соответствовать теоретически рассчитанной по уравнению Нернста, так как в указанное уравнение необходимо вводить некоторую усредненную абсолютную температуру, учитывающую неизотермичность электродов. Указанный вид погрешности определения содержания кислорода в анализируемом газе ос. обенно существенен в случае, например, выполнения электродов и проводников методом вжигания паст, содержащих металл, так как в этом случае получают более протяженные в осевом направлении датчика электроды, т.е. электроды, работающие при больших перепадах температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в электрохимическом.датчике на твердом электролите с проводимостыс по отношению к ионам кислорода, содержащем электрохимически активную зону с измерительным и образцовым электродами, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками, на наружную и внутреннюю поверхности твердого электролита, на места, свободные от контакта измерительного и образцового электродов с твердым электролитом, нанесено защитное покрытие из высокотемпературного непроницаемого для кислорода электроизоляционного материала.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого электрохимического датчика.

Датчик состоит из твердого электролита 1 с проводимостью по отношению к ионам кислорода, снабженного измерительным 2 и образцовым 3 элект. родами, образующими злектрохимически активную зону. На наружную и внутреннюю поверхности твердого электролита i за исключением мест контакта с ним измерительного 2 и образцового

3 электродов, нанесено защитное покрытие из высокотемпературостойкой электроизоляционной непроницаемой для кислорода эмали 4, на наружной -поверхности которой расположены металлические проводники 5, образующие электрохимически пассивную зону.

Электрохимический датчик работает следующим образом, Внутри датчика находится образцо-. вый газ с известной концентрацией кислорода. При помещении датчика в анализируемую среду на его электродах 2 и 3 возникает ЭДС, пропорциональная логарифму отношения концентраций кислорода вне датчика и внутри

его. Измеряя величину ЭДС и температуру в зоне электрохимической активности датчика, определяют содержание

1111092

Составитель 10. Коршунов

Редактор M. Келемеш Техред M.Кузьма Корректор А. Зимокосов

Заказ 6303/36 Тираж 822 Подписное

ВНИИГИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 кислорода в анализируемой среде. При этом погрешность измерения содержания кислорода снижается на 15-207. вследствие уменьшения в осевом направлении датчика электрохимически активной зоны, а также снижения электрохимической проницаемости стенок датчйка благодаря исключению контакта твердого электролита 1 с образцовой и анализируемой средой.

Технико-экономический эффект датчика заключается в повышенйи точности измерения, обусловленной уменьшением влияния неизотермичности вдоль электродов и исключением контакта твердого электролита с образцовой и анализируемой газовой средой, что, в свою очередь, позволяет повысить качество технологического режима

l0 и повысить выход кондиционных изделий.