Электрохимический датчик кислорода

 

ЭЛЕЖТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИККИСЛОРОДА , содержащий твердый электролит , с размещеннымвнутри него эталонным электродом и размещенным снаружи измерительным электродом, от л ичающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения, оба электрода выполнены из материала следукнцего состава: платины, закиси меди и карбида кремния взятых в следующих соотношениях, мас.%: Платина12-16 Закись меди 12-20 Карбид кремния Остальное (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 1187061 (5I)4 G 01 N 27 46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф

" .2@, К АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . Q

kffb, (21) 3687570/24-25 (22) 04.01.84 (46) 23.10.85. Бюл. № 39 (72) А.Н.Волков (71) Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательекого и конструкторского института "Цветметавтомати-. ка" (53) 543.247(088.8) (56) Патент США № 3941673, кл. G 01 N 27/46, опублик. 1976.

Патент Великобритании № 1512347, кл G 01 N 27/46, опублик. 1978. (54) (57) ЭЛЕКГРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИККИСЛОРОДА, содержащий твердый электролит, с размещенным внутри него эталонным электродом и размещенным снаружи измерительным электродом, о .т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, оба электрода выполнены из.материала следующего состава: платины, закиси меди и карбида кремния; взятых в сле, дующих соотношениях, мас.Х:

Платина 12-16

Закись меди 12-20

Карбид кремния Остальное

1187061 z

50!

RT Ро

E=--.. -1п -r-, og где Е— разность кислородных потенциалов между эталонным и измерительным электродами,, 55 джазовая постоянная; .емпература анализа; постоянная Фарадея, Т

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при анализе газовых смесей, содержащих примеси топлива.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже схематически изображен предлагаемый электрохимический датчик кислорода.

Датчик содержит твердый ионопрово-10 дящий электролит, выполненный в виде пробирки 1, внутренний эталонный электрод 2, наружный измерительный электрод 3, причем оба электрода выполнены из смеси, не обладающей ка-15 талитической активностью, следующего состава, мас.7.:

Платина 12-16

Закись меди 12-20

Карбид кремния Остальное 20

Датчик работает следующим образом.

Пробирка 1 прогревается анализируемым газом или нагревательным элементом до заданной рабочей температуры, 0 обычно в пределах 700-750 С. Во внут-д5 реннюю полость пробирки 1 на эталонный электрод 2, выполненный из некаталитической смеси, подается эталонный газ с известным парциальным давлением кислорода. Наружная поверхность пробирки 1 с нанесенным на нее измерительным электродом 3 омывается анализируемым газом, содержащим примеси топлива. На поверхности измерительного электрода 3, выполненного

35 из некаталитической смеси, не происходит дожигание, имеющееся в анализируемом газе топлива, кислородом.

На электродах 2 и 3 устанавливаются потенциалы, соответствующие равновесным кислородным потенциалам эталонного и анализируемого газов.

Разность потенциалов между эталонным 2 и измерительным 3 электроцами однозначно характеризует парциальное давление кислорода в анализируемом газе при известном парциальном давлении кислорода в эталонном газе в соответствии с уравнением Нернста:

I а!

Р P — парциальные давления кислороOz> Og да на эталонном и измерительном электродах соответственно.

Использование в датчике эталонного и измерительного электродов, выполненных из одной смеси, исключает возможность возникновения паразитной термо-ЭДС между электродами 2 и 3, дающую дополнительную систематическую ошибку измерения.

Состав смеси для приготовления эталонного 2 и измерительного 3 электродов является некаталитическим, что позволяет избежать догорания топлива на поверхности измерительного электрода 3 при измерении кислородсодержания газа, содержащего примеси топлива. Содержание в электродной смеси платины в количестве 12

16 мас.X позволяет значительно повысить электропроводность электродов, так как платина является проводником первого рода. Кроме того, платина хорошо прижигается к поверхности твердого электролита, что способствует лучшему прижиганию всего электрода и имеет высокую температуру плавления. Введение платины в состав электродной смеси в количествах 1216 мас.7 позволяет получить датчики с внутренним сопротивлением 350500 Ом при рабочей температуре 700 С.

Снижение содержания платины менее

12 мас.7 влечет за собой значительнае уменьшение электропроводности электродной смеси. А при содержании ее свыше 16 мас.7 наблюдается появление каталитической активности у всего электрода. Кроме того, при этом растет потребление драгметалла.

Добавка закиси меди, в количествах

12 — 20 мас.7 улучшает прижигание электродной смес| к поверхности твердого электролита. Закись меди, не обладая каталитической активностью, способствует хорошей спекаемости всего электрода и созданию механически прочного сцепления между электродом и поверхностью твердого электролита. Уменьшение содержания закиси меди менее 12 масЛ ухудшает как спекаемость электродной смеси, так и прочность сцепления электрода с электролитом. Увеличение содержания закиси меди более 20 мас.7. практически не оказывает влияния на механические свойства электродной

3 1187061 4 смеси, а только снижает электропро- наиболее химически н механически водность электрода и относительное стойким компонентом электродной смесодержание карбида кремния. Содержа- си в условиях высоких температур и ние карбида кремния не должно быть агрессивности анализируемых гаменьше 64 мас.З, так как он является зов.

Составитель С.Боровик

Редактор О.Черниченко Техред З.Палий Корректор В.Синицкая

Заказ 6542/49 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4