Устройство для электрохимического анализа

Устройство для электрохимического анализа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: электрохимический анализ газов для контроля атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны. Сущность изобретения: в электрохимическую ячейку добавляют компенсационный электрод, непроницаемый для определяемого газа. Поэтому при измерении разностного тока между индикаторным и компенсационным электродами в измеряемом сигнале отсутствует ток фона, что позволяет повысить точность измерения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 27/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4834002/25 (22) 04,06,90 (46) 23.09.92. Бюл. М 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (72) B.Н, Майстренко и В,И, Сморчков (56) Инструкция по эксплуатации прибора

HS-82 для определения концентрации сероводорода фирмы "Рикенкейки" (Япония), перевод И 489, 19 ВЦП 27,01.87.

Патент США

N 4042464, кл, G 01 N 27/46, 1977.

Патент США

N 4169779, кл. G 01 N 27/46, 1979.

Изобретение относится к газовому анализу, в частности к методам определения концентрации газообразных сред с применением электрохимических ячеек (ЭХЯ), и может быть использовано для измерения концентрации компонентов воздуха рабочей зоны и атмосферы, Известны устройства электрохимического анализа газов, реализуемые в электрохимич еских газоа нал изаторах. содержащих датчик в виде ЭХЯ с индикаторным, вспомогательным и сравнительным электродами, потенциостат для поддержания постоянного потенциала на измерительном электроде относительно сравнительного электрода, подключенный к одному из входов потенциостата источник установочного напряжения, и выходной измерительный преобразователь.

Недостатком таких анализаторов является сравнительно большая величина фонового тока, соизмеримая с величиной тока, .Ж 1763965 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА (57) Использование: электрохимический анализ газов для контроля атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны. Сущность изобретения: в электрохимическую ячейку добавляют компенсационный электрод, непроницаемый для определяемого газа. Поэтому при измерении раэностного тока между индикаторным и компенсационным электродами в измеряемом сигнале отсутствует ток фона, что позволяет повысить точность измерения. 1 ил.

Ы зависящей от концентрации аналиэируемоro газового компонента. Величина фонового тока в значительной степени зависит от температуры окружающей среды, вследствие чего погрешность измерений велика.

Этого недостатка в некоторой степени лишен газоанализатор, в котором вредные газы обнаруживаются при помощи устройства ЭХЯ, имеющей пониженную величину фонового тока. Это достигается с помощью специальной технологии изготовления ЭХЯ, при которой чувствительный электрон содержит катализированный слой — частицы углерода, на поверхности которых имеется зол ото.

Полностью устранить фоновый ток с помощью этого способа все же не удается, поэтому величина фонового тока, а значит,и погрешность определяется температурой окружающей среды, Кроме того, каталиэированный слой с течением времени разру1763965

55 шается, вследствие чего погрешность измерений также увеличивается.

Наиболее близким техническим решением является устройство, которое содержит индикаторный и вспомогательный электроды, стабилизатор поляризующего напряжения, измеритель тока и термокомпенсатор, Благодаря последнему обеспечивается стабилизация фонового тока от температуры. Однако полной термокомпенсации добиться черезвычайно трудно, поэтому погрешность измерений в прототипе остается достаточно высокой.

Целью изобретения является повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит электрохимическую ячейку с индикатором, вспомогательным, сравнительным и компенсационным электродами, источник постоянного поляризую= щего напряжения, измеритель разностного тока между индикаторным и компенсационным электродами, компенсационный электрод по форме и химическому составу выполняют аналогично индикаторному электроду, располагают в его плоскости, причем поверхность компенсационного электрода покрывают пленкой, непроницаемой для анализируемого газа.

Электрод сравнения служит для стабилизации потенциала на индикаторном и компенсационном электродах. Температурная компенсация и компенсация переходных процессов происходит за счет того, что фоновые токи измерительного и компенсационного измерительного электрода вычиТд ЮТСЯ, На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит ЭХЯ 1 с электродом 2 индикаторным, электродом 3 вспомогательным, электродом 4 сравнительным, электродом 5 компенсационным, потенциостат 6, вычитающее устройство 7, измерительный усилитель 8, измерительное устройство 9 и уравнивающие резисторы 10 и 11. Электроды 2 и 5 ЭХЯ 1 соединены с уравнивающими резисторами 10 и 11 соответственно, а другие выходы уравни вающих резисторов 10 и 11 соединены с выходом потенциостата 6. Входы потенциостата 6 соединены с электродом 4 и ЭХЯ 1. Электрод

3 ЭХЯ 1 соединен с общим проводом. Электроды 2 и 5 ЭХЯ 1 соединены также с входами вычитающего устройства 7, выход которого, в свою очередь, соединен с входом измерительного усилителя 8, а выход измерительного усилителя соединен с измерительным устройством 9. Электроды 2 и 5 выполнены таким образом, что электрод 5

40 имеет ту же форму и размеры, изготовлен из того же материала, что и электрод 2, расположен в той же последовательности плоскости и в том же электролите. Оба электрода 5 имеют покрытие со стороны поступления анализируемого газа. Покрытие не должно пропускать газ и выполняется из лака или другого материала, например полиэтиленовой пленки, устойчивой к воздействию электролита и газовых компонентов.

Электрохимический анализатор газа, изображенный на чертеже, работает следующим образом.

Потенциостат 6 поддерживает постоянную разность материалов потенциалов между электродами 2 и 5, исходя из необходимого режима работы ЭХЯ 1. Поскольку в момент включения газоанализатора либо по другим причинам. например, при подаче контрольного импульса или изменении температуры окружающей среды, фоновый ток электрода 2 может существенно отличаться от нуля, становясь соизмеримым с показаниями газоанализатора и даже превосходя их, используется в качестве компенсирующего фоновый ток электрода 5, который вычитается от тока электрода 2, При отсутствии анализируемого газа эти токи практически равны, так как форма, размеры и материалы электродов идентичны, оба электрода расположены в одной плоскости и в одном электролите, т,е. на одинаковом расстоянии от сравнительного электрода. Разностный ток усиливается измерительным электродом 8 и регистрируется измерительным устройством 9, При подаче анализируемого газа электроды 2 и

5 ведут себя по-разному. Электрод 2, как обычно, изменяет свой потенциал, в результате чего изменяется величина тока в его цепи, Электрод 5 не чувствует влияния анализируемого газа, так как защитное покрытие, нанесенное на него, не пропускает анализируемый газ, и по этой причине ток через него остается неизменным, соответствующим фоновому току. После вычитающего устройства 7 от суммарного тока электрода 2, содержащего фоновую составляющую, и составляющую, несущую информацию о концентрации анализируемого газа, вычитается ток электрода 5, соответствующий только величине фонового тока, и, таким образом, величина сигнала на входе измерительного усилителя пропорциональна только величине полезного сигнала, несущего информацию о концентрации анализируемого газа и не зависит от величины фонового тока, Заявляемое техническое решение позволяет повысить точность измерений. в 51763965

10 раз за счет исключения адаптивной составляющей фонового тока, Составитель P.ÑàëèxäæàíoBà

Редактор T.Êóðêîâà Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Заказ 3453 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

Формула изобретения

Устройство для электрохимического анализа газов, содержащее электрохимическую ячейку с индикаторным, вспомогательным, сравнительным и компенсационным электродами, источник постоянного поляризующего напряжения и измеритель разностного тока между индикаторным и компенсационным электродами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, компенсационный

5 электрод по форме и химическому составу выполнен аналогично индикаторному электроду и расположен в его плоскости, причем поверхность компенсационного электрода покрыта пленкой, непроницаемой для ана10 лизируемого газа.