Электрохимический датчик для определения содержания монооксида углерода

Электрохимический датчик для определения содержания монооксида углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: в датчике, содержащем рабочий (чувствительный) электрод , противоэлектрод и электрод сравнения, контактирующие с ионообменной мембраной, ионообменная пропитана концентрированной серной кислотой с концентрацией 25-60% и находится в контакте с пористой гидрофильной пластиной из непроводящего материала, пропитанной серной кислотой той же концентрации. 2 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 746 (5I)5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ:

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

I+> i r .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678147/25 (22) 10.03.89 (46) 23.07,92. Бюл. % 27 (71) Институт электрохимии им. акад.

А. Н, Ф рум кина (72) Ю.M,Âîëüôêoâè÷, Г.В,Шнейнберг, Н.А.Уриссон, Л.Н.Мокроусов и В.К.Фоканов (56) Альперин В,Э„Конник Э.И., Кузьмин

А.А. Современ н ые электрохимические методы и аппаратура для анализа газов в жидкостях и газовых смесях. — М,: Химия, 1975, с.10.

Изобретение относится к электрохими- ческим газоанализаторам для определения вредных примесей в воздухе и производственных средах, в частности к электрохимическим датчикам для определения монооксида углерода.

Известен электрохимический датчик для определения вредных примесей в газах, например СО, й02, алкоголя и т.д., электрохимическая ячейка которого содержит чувствительный рабочий электрод, противоэлектрод и электрод сравнения, контактирующие с ионообменной мембраной, служащей электролитом. Мембрана полностью пропитана водой или для обеспеченияя бол ьшей чувствител ьн ости — разбавленной серной кислотой (концентрация не выше 15%). Подпитка мембраны осуществляется из резервуара с водой, расположенного в той же ячейке. Анализируемый Ы 1749815 А1 (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА (57) Сущность изобретения: в датчике, содержащем рабочий (чувствительный) электрод, противоэлектрод и электрод сравнения, контактирующие с ионообменной мембраной, ионообменная пропитана концентрированноЙ сернОЙ кислотОЙ с Концентрацией 25-60% и находится в контакте с пористой гидрофильной пластиной из непроводящего материала, пропитанной серной кислотой той же концентрации. 2 ил. 1 табл. газ перед поступлением в ячейку увлажняется в специальном устройстве до достижения 100%-ной влажности и затем прокачивается через ячейку.

Недостатками этого датчика является ограниченный температурный интервал, в котором он может работать, поскольку ниже

0 С вода в резервуаре замерзнет, а также необходимость предварительного увлажнения анализируемого газа до полного насыщения, т.е. усложнение конструкции датчика за счет специальных устройств для увлажнения и прскачки газа. Без этих устройств мембрана в ячейке пересыхает и датчик выходит из строя. Этот датчик не может также эксплуатироваться в нестационарных условиях, например, в транспорте, в космических аппаратах, где возникают большие ускорения или невесомость. В этихусловиях может нарушаться контакт между жидко1749815 стью в резервуаре и ионообменной мембране, что несовместимо с нормальной работой датчика.

Целью изобретения является возможность измерений в широком диапазоне влажности и температуры анализируемого газа, а также в нестационарных условиях эксплуатации датчика и упрощение его конструкции за счет исключения устройств для увлажнения и прокачки анализируемого газа.

На фиг.1 представлена схема электрохимического датчика; на фиг.2 — градуировочные прямые.

Схема содержит рабочий электрод 1, противоэлектрод 2, электрод 3 сравнения, ионообменную мембрану 4, пористый гидрофильный слой 5 из непроводящего материала, корпус 6 ячейки датчика, токоотводы

7 электродов.

Рабочий электрод с платиновым катализатором плотно контактирует с ионообменной мембраной МФ-ЧСК, противоэлектрод и электрод сравнения плотно контактируют с другой стороной ионообменной мембраны, служащей электролитом, пористый слой из гидрофильного непроводящего материала минпласт контактирует с ионообменной мембраной по периметру. Мембрана и пористый слой пропитаны 25-60% íoé серной кислотой. Через газовую камеру ячейки датчика пропускают анализируемый газ и измеряют ток окисления монооксида углерода.

На фиг. 2 представлены градуировочные прямые, полученные при различной влажности и температуре газа; прямые 1,2 и 3 получены соответственно при -10, +20 и

+50 С и при влажности 70,80 и 75%, а прямые 4 и 5 — при 20 С и влажности 30 и 100%.

Поверочная смесь состоит из азота и монооксида углерода. Измеряют чувствительность (К, мкА/рр — ток окисления СО при концентрации Ipp) и стабильность показаний во времени при различной влажности и температуре анализируемого газа.

Результаты измерений представлены в виде градуировочных прямых на фиг. 2 и в таблице, Датчик обеспечивает стабильные показания при высокой чувствительности в течение десятков часов при концентрации пропитывающей серной кислоты 25-60%.

5 Выше концентрации 60%, например при

61, заметно падает чувствительность, а при концентрации ниже 25%, например при концентрации 23%, существенно снижается время стабильной работы, 10 Градуировочные характеристики датчи ка (фиг.2) свидетельствуют о пропорциональной зависимости тока от концентрации монооксида углерода. Пропорциональность сохраняется при температурах газа от ми15 нусовых до высоких, а также при различной влажности газа. Специальные определения концентрации монооксида углерода при встряхивании датчика с частотой 278 в минуту при одновременном вращении 26 об/мин на приборе СММ дают такие же

20 результаты, как и полученные в тех же условиях без встряхивания (опыт 4).

Таким образом, датчик позволяет определять содержание монооксида углерода в газах с высокой чувствительностью в широ25 ком диапазоне температур и влажности, а также в нестационарных условиях. Датчик имеет простую конструкцию, так как в нем отсутствуют устройства для увлажнения и прокачки газа.

30 Формула изобретения

Электрохимический датчик для определения содержания монооксида углерода в газах, включающий рабочий электрод, противоэлектрод и электрод сравнения, контак35 тирующие с ионообменной мембраной, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения в широком диапазоне влажности и температуры анализируемого газа и в нестационарных услови40 ях эксплуатации датчика, а также для конструкции датчика, ионообменная мембрана пропитана 25-60%-ной серной кислотой и находится .в контакте с пористым гидрофильным слоем из неэлектропровод45 ного материала, пропитанного серной кислотой той же концентрации.

1749815

1749815

Редактор Н,Гунько

Заказ 2592 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3 !

60 д(д Ф

Ч иг, 2

Составитель Н.Уриссон

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец