Твердоэлекролитная ячейка

Авторы патента:

G01N27/46 - Исследование или анализ материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств (G01N 3/00-G01N 25/00 имеют преимущество; измерение переменных электрических или магнитных величин и исследование электрических или магнитных свойств материалов G01R)

Изобретение относится к анализу материалов физико-химическими способами и может быть использовано для определения содержания фтористого водорода в газовой смеси. Твердоэлектролитная ячейка содержит два электрода, положительный и отрицательный, и твердый электролит, размещенный между ними. Для расширения диапазона определяемых веществ и повышения точности измерения их концентраций в качестве твердого электролита используют фторрщ лантана , легированный двухвалентным европием, а положительный электрод легирован металлом переменной валентности , выбранным из ряда металлов , высшие фториды которых нелетучи . Используют золотые электроды толщиной от 10 нм до 10 мкм. 1 з.п. ф-лы. 1. ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 С О1 N 27/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3822080/24-25 (22) 10.12.84 (46) 23.04.86. Бюл. 9 15 (72) В.Т.Крятченко (53) 543.247(088.8) (56) Авторской свидетельство СССР

М 629499, кл. G 01 N 27/46, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Н 365642, кл. G 01 N 27/46, 1973. (54) ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНАЯ ЯЧЕЙКА (57) Изобретение относится к анализу материалов физико-химическими способами и может быть использовано для определения содержания фтористого водорода в газовой смеси.

„„Я0„„1226256 А

Твердоэлектролитная ячейка содержит два электрода, положительный и от рицательный, и твердый электролит, размещенный между ними. Для расширения диапазона определяемых веществ и повышения точности измерения их концентраций в качестве твердого электролита используют фторид лантана, легированный двухвалентным европием, а положительный электрод легирован металлом переменной валентности, выбранным из ряда металлов, высшие фториды которых нелетучи. Используют золотые электроды толщиной от 10 нм до 10 мкм. 1 з.п. ф-лы. 1.ил.

122б256

Изобретение относится к аналйзу материалов физико-химическими способами и может быть использовано для определения содержания фтористого водорода в газовой смеси. 5

Целью изобретения является расширение диапазона определяемых веществ и повышение точности измерения их концентраций.

На чертеже изображена предложен- 10 ная низкотемпературная твердоэлектролитная ячейка..

Ячейка содержит положительный потенциалосъемный электрод 1, содержащий металл переменной валентности, отрицательный потенциалосъемный электрод 2, диск 3 из твердого электролита.

Твердаэлектролитная ячейка работает в кулонометрическом режиме:, 1О под действием приложенного напряжения к потенциаласъемным электродам

1 и 2 в твердом электролите 3 происходит смещение носителей тока (ионов фтора) к положительному элек- 25 троду, В процессе этого смещения во внешней цени возникает так, который прекращается с прекращением процесса смещения. При появлении в анализируемом газе фтаристого водорода, омывающем отрицательный электрод, начинается разла>кение фтористого водорода на поверхности ячейки и перекачки ионов фтора. Ба внешней цепи вновь появляется электрический ток . Величина тока являет35 ся мерой концентрации фтаристога ва-! дорода в анализируемом газе.

Фторид лантана обеспечивает фторионную проводимость электралитнай ячейки. Выбор легирующего элемента обусловлен степенью селективнасти ячейки к контролируемому компоненту.

Легиравание фторида лантана еврапием обеспечивает оптимальную величину селективности ячейки к фтариста45 му водороду. Например, при легировании фторида лантана самарием чувствительность ячейки к фтаристому во.дороду снижается не менее чем в ста раз.

Золото высокой степени чистоты является практически единственно устойчивым материалом патенциалосъемных электродов твердоэлектралитнай ячейки с фторионнай проводимостью и в сочетании с низкотемпературным режимом работы обеспечивает длительный срок эксплуатации ячейки.

Ограничение максимальной толщины электродов 1О мкм в совокупности с минимальной толщиной твердого электролита (до толщин, обусловленных механической прочностью) обеспечивает оптимальность динамических характеристик электролитнай ячейки при низких температурах.

Снижение толщины электродов ниже

10 нм усложняет обращение с ячейкой из-за увеличения вероятности механического разрушения электродов.

Увеличение толщины патенциалосъемных электродов ведет к снижению газапраницаемости электрода, к снижению чувствитетьнасти и ухудшению динамической характеристики ячейки.

Твердаэлектралитная ячейка с положительным электродам из чистого золота обладает малым линейным диапазонам.

При больших концентрациях фтористага водорода в газе быстро наступает поляризация положительного электрода, снижается проводимость ячейки.

Наличие металла переменной валентности (серебро, медь, свинец) в качестве примеси в материале положительного электрода снижает поляризацию положительного электрода и обеспечивает низкатемпературный режим работы ячейки. Оптимальное содержание примеснаго металла находится в пределах 0,2-10%. Снижение содержания металла в положительном электроде менее 0,2% значительно уменьшает линейный,циапазан в характеристике ячейки. Увеличение содержания примеси выше 10% приводит к преждевременному разрушению. положительного электрода в процессе длительной рабаты.

Повышение напряжения питания твердсэлектралитнай ячейки увеличивает селективнасть ячейки и практически исключает влияние фтора на результаизмерения

Для улучшения динамических характеристик рабочие поверхности ячейки перед нанесением электродов полируются

Формула изобретения

l.ÒBåðäî.ýëåêòðîëèòíàÿ ячейка, содержащая положительный и отрицательный электроды и твердый электролит, размещенный между ними, о т л ивЂ”

1226256 ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона определяемых веществ и повышения точности измерения их концентраций, в качестве твердого электролита используют фторид лантана, легированный двухвалентным европием, а положительный электрод легирован металлом переменной валентности, выбранным из ряда металлов, высшие фториды которых нелетучи.

2. Ячейка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что используют золотые электроды толщиной от 10 нм до 10 мкм. омьЮочног газа

Составитель Г.Боровик

Редактор Л.Гратилло Техред И.Попович корректор Г.Решетник

Заказ 2120/38 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Электрохимический способ исследования пригодности материалов для изготовления газодиффузионных электродов // 1226253

Изобретение относится к области электрохимических измерений и может быть использовано для изыскания эффективных материалов газодифг фузионных электродов высокотемпературных топливных элементов

Способ неразрушающего контроля теплоемкости проволочных резисторов // 1226244

Устройство для спектральных измерений при протекании электрохимических процессов // 1224692

Способ прямого потенциометрического определения концентрации органических веществ // 1223123

Способ кислотно-основного потенциометрического титрования // 1223122

Электролит для изучения термодинамических свойств сплавов натрия в твердом состоянии // 1223121

Изобретение относится к области исследования свойств материалов электрохимическими средствами

Датчик влажности газов // 1223120

Устройство для непрерывного измерения содержания кислорода в металлических расплавах // 1211643

Изобретение относится к области i газоаналитического приборостроения и может быть использовано в металлургии для непрерьгоного измерения содержания кислорода в жидком металле

Способ аржанникова по определению составляющих электропроводности твердых электролитов // 1208501

Устройство для определения наличия и толщины пленки электролита на поверхности металлических объектов // 2107891

Электрохимический анализатор физико-химических свойств материалов // 2112965

Стационарный ph-метр для контроля жидких сред // 2112975

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для контроля жидких сред, например молочных продуктов

Способ измерения объемного содержания компонента многокомпонентной однородной смеси // 2119658

Сенсор паров ароматических углеводородов // 2119662

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения концентрации паров ароматических углеводородов в атмосфере промышленных объектов и при экологическом контроле

Способ контроля анизотропии прочности твердых материалов и изделий // 2134876

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля анизотропии прочности твердых металлических и строительных материалов и изделий

Способ определения ресурса работы несущего элемента из жаропрочного термически упрочняемого алюминиевого сплава в конструкции летательного аппарата // 2140071

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств металлов и может быть использовано при диагностировании фактического состояния конструкции летательного аппарата после определенной наработки в процессе профилактических осмотров самолета

Способ определения запаса прочности нагруженного материала // 2141648

Изобретение относится к неразрушающим методам анализа материалов путем определения их физических свойств, в частности предела прочности

Способ определения некомпенсированного электрического заряда материальных тел // 2145103

Изобретение относится к геофизике (гравиметрии, геомагнетизму), к общей физике и может быть использовано при определении взаимодействия материальных тел, при расчетах магнитной напряженности вращающихся тел, объектов, тяжелых деталей аппаратов, вращающихся с большой скоростью

Способ детектирования газовых смесей // 2146816

Изобретение относится к способам анализа смесей газов с целью установления их количественного и качественного состава и может быть использовано в газовых сенсорах