Электрохимический способ и устройство для определения парциального давления водяных паров в газах

Электрохимический способ и устройство для определения парциального давления водяных паров в газах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (и>940044 (89) 24904 НРБ (б! ) Дополнительное и авт. свид-ву(22) Заявлено 23.11.78 (213 7770368/18-25 (51) М. Кл. 01 N 27/42 с присоедннениеи заявки М (23) Приоритет - (32) 29.11.77 (31) 3791 1 (33) НРБ

Опубликовано 30.06.82Бюллетень № 24

9кударетеепЫ квинтет

СССР по делам иэебретений и открытий (53) УДК 533 . 275(088.8) Дата опубликования описания 01.07.82

Иностранцы

Веселин Георгиев Манев, Петя Златнлова и Рафаил Велиславов Мощев (НРБ) (72) Авторы изобретения

Павлова

Иностранное предприятие

"ЦЛЕХИТ прн БАН" (НРБ) (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

1 ВОДЯНЫХ ПАРОВ В ГАЗАХ

Изобретение касается электрохимического способа и устройства для определения парциального давления водяных паров в газах.

Известен электрохимнческий способ для опрсделения парциального давления водяных паров в газах, созданный Кайделем (патент США № 2830945). По этому способу исследуемый газ пропускают через электрохимическую ячейку специальной конструкции и при этом водяные пары из газовой пробы аб-.орбируются последовательно сильно гигрсскопическгм электролитом и разлагаются электрохнмически на водород и кислород. Расход исследуемого газа ноцлерживают постояш;ым, парциальное давление водяных паров определяется по закону

Фарадея.

Способ, предложенный Кайделем, дает возможность определять очень небольшие парцнальные давления водяных паров в газах, анализ производится непрерывно и мож«т быть полностью автоматизирован.

Недостатком способа является необходимость поддерхования постоянства потока газовой пробы через электрохимическук ячейку, независимо от природы

5 и температуры газа. Миниьицпное количество газа, необходимое для однократного анализа имеет значительный объем.

Для поддерживания и измерения газового расхода используются сложные системы.

10 Известно также устройство для электрохимпческого определения парциального давления водяных паров в газах, предложенное Кайд лем. Устройство состоит из последовательно электрически соеди15 нешь х электрохпмической ячейки со специальной конструкцией, источника тока с напряжение>я до 80 В и системы для измерения малых токов и последовательно соединенных по отношению к

20 газовому потоку сосуда, содержашего пробу газа, системы для поддержания постоянного расхода газа, системы для измерения расхода и электрохимической ячейки. Электрохнмическая ячейка спа25 циальной конструкцпи представляет собой

3 040044 4 длштную тонкую трубу из иззтнггора дли-. ной до 800 мм и внутренним диаметром около 2 мм, с внутренней стороны которой намотаны в виде сж рали два платиновых провода. Диаметр проводов и расстояние между ними равно приблизительно 0,1 мм. Между проводами расположен сильногигроскопический раствор пятиокиси фосфора.

Устройство, предложенное Кайделем, является дОвольнО слОжным июль.Оа слОж ности используемого метода. Кроме этого, большая длина специальной электрохимической клетки создает трудности при ее изготовлении и эксплуатации и требует большего количества платины, Бель изобретения — создание способа для определения парциального давления водяных паров, пои котором циркуляция исследуемого газа не является необходимой H который позволяет измерять влажность в определенной точке пространства, а также создание устройства для определения парциального давления водяных паров, используя предлагаемый способ с удобной прн работе и легкой для изготовления конструкцией.

Способ для определения парциального даьпення водяных паров в газовой среде осуществляется посредством приведения исследуемого газа в контакт с одной стороной полупроницаемой газодиффужонной мембраны. Находяшиеся в нем водяные пары диффундируют сквозь нее и последовательно аб .орбируются сильно. гигроскопическим электролитом, находящимся в замкнутом пространстве с другой стороны мембраны, и разлагаются электрохимич ески двумя противоположно поляризованными, инертными по отношению анализируемой среды, электродами, контактирующими с гигроскопическим электрслитом, причем через эти два электрсьда протекает ток, пропорциональный пар циальному давлешпо водяных паров в га-. зовой пробе, а продукты электрохимичео кой peaxzgw диффундируют сквозь гаэодиффужонную мембрану обратно в пространство к исследуемому газу.

В устройстве для определения парциального paaTreEEsr водяных паров в газах, содержащем последовательно соединенные в электрическую цепь электрохимическую ячейку l, источник 2 постоянного тока, систему 3 для измерения малых токов, электрохимическая ячейка сос.таит из корпуса 1, в котором расположен пористый сепаратор 4, пропитанны и сильногигроскопич еским электролитом с двух сторон которого СИмметпнчно располсжены два электрода 5 с сеточной структурой, причем между каждым из электродов и атмосферой расположены одна или несколько газодиффужонных полупропускаюших мембран 6 и 7 с определенной дефинщюванной гаэопроницаемостью. Между корпусом электрохимнческой клетки 1 и гаэоднффужонными мемto бранами 7 находятся утщотнители 8.

Газодиффужонные мембраны 7 имеют пористую структуру со среданм радиусом

nop a интервале 10 - 10 л.

Р-Способ характеризуется тем преимуществом, что не является необходимым создавать поток исследуемого газа н из. мерять его расход. Способ дает воэможность измерять пробы газа, объем которого более чем на порядок меныпе, чем минимально необходимый порядок при методе Кайделя.

Устройство значительно упрощ<-но по сравнению с известными как в принципе, так и по конструкции. Электрохнмическая ячейка, играющая роль датчика в приборе, характеризуется простой технологией и небожшимн размерами. Маленькие размеры электрохимнческой ячейки дают воэможность измерять влажность практически в определенной точке пространства. Количество израсходованного инертного материала, например платины, во много раз меньше необходимого для изготовления электрохимической ячейки Кайделя. Подобранная подходящим

35 образом пористая структура газодифф = зионной мембраны обеспечивает очень слабую зависимость тока от температуры и природы газа, На чертеже изображено электрохимическое устройство для определения концентрацл водяных паров в газовой среде.

Устройство состоит из последовательно связанных в элсктрическую цепь электрохимическсй ячейки 1, источника 2 пря45 мого тока с напряжением 40 В и микроамперметра 3. Электрохимическая ячейка состоит из корпуса 1, в котором расположен пористый сепаратор 4, пропитанный концентрырованным раствором пятиокиси фосфора, который расположен между двумя платиновыми электродами

5, имеюшими сегочную структуру. Меж ду каждым из электродов и атмосферой имеются по две газодиффужонныс мембраны 6 и 7. Мембраны 6 имеют высо. кую газогроницаемость. Газопроннцаемосгь мембран 7 точно определена и значительно слабее, чем газопроницае

44 6 абсорбируются сщтьногигроскопическим электролитом и разлагаются электрохимически па водород икислород,,о т л H ч а ю ш и и с я тем, что исследуемый газ приводится в контакт с одной стороной полупроницаемой газодиффузионной мембраны, причем находящиеся в газе

Ц последовательно абсорбируются camüíîгигроскопич ес ким электролитом, находя . шимся в замкнутом пространстве с другой стороны мембраны, и разлагаются элек« трохимически двумя противоположно поляризованными, инертными по отношению к анализируемой среде, электродами, контактирующими с гигроскопическим электролитом, причем через эти два электрода протекает ток, пропоргиональный парйиальному давлснию водяных паров в газовой пробе, а продукты электрохимической реакции диффундируют обратно в пространство исследуемого газа.

2. Устройство для определения парциального давления водяных паров s газах, содержащее последовательно соединенные в электрическую цепь электрсьхимическую ячейку 1, источник 2 посто янного тока, систему 3 для измерения малыхтоков, отличающееся тем, что электрохимическая ячейка 1 состоит из корпуса, в котором расположен плоский сепаратор 4, пропитанный сяльногигроскогцгческпм электролитом, сепаратор расположен между двумя электродами 5 с сеточной структурой, причем между каждан из электродов и атмосферой распочожсно по одной газс диффузионной мембране 7 с определенной газопроницаемостью.

3. Устройство по п. 2, о т л и— ч а ю ш е е с я тем, что средний радиус пор газодпффузнонной мембраны 7 находится в интервале 10 — 10 Ъ

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомсТВоМ по изобретательству Народной

Республики Болгарии.

Формула изобрет ения

1. Электрохимический способ для определеь.ня парциального давления водяных паров в газах, прп котором водяные пары из газовой пробы последовательно

5 й400 мость мембран 6. При диффуаии водяных паров к электролиту она является определяющей. Уплотнения 8 обеспечивают доступ газа к электролиту через газодиффузионные мембраны 7.

Созданы устройства для определения парциального давления водяных паров, комплектованные из последовательно связанных по току электрохимической ячейки, стабилизированного выпрямитe- i p ля тока 30 В и микроамперметров

10 мкА, 60 мВ с системой шунтов.

Электрохимические ячейки содержат кор пус из полипропилена, в котором расположен полипропиленовый сепаратор тол- щиной 0,1 мм, пропитанный раствором пятиокиси фосфора, платиновых электрс дов из платиновой сетки с диаметром нити 0,05 мм и газодиффузнонных мембран из тефлоноуглеродной смеси с по- 20 ристой структурой и средним радиусом пор 100 Л.

Устройство рабсхгает непрерывно в течение года при составе газовой смеси, содержащей кислород, азот, двуокись уг- 25 лерода, аргон, двуокись серы и хлорводород

Получены следующие результаты: за» висимость между током и парциальным давления,. водяных паров в диапазоне 30

10 - 5 -10 ррм линейки. Нижняя гр а.ица концентрации водяных паров, которая может быть нсмерена с достаточно большой точностью 1 ррм. Электрчческий ток не заш сит от природы газа. Тем- 35 пературная зависимость электрпч cKopo тока слаба и варьирует с 0,1 до 0,15%С.

После года непрерывной работы г.риборы не изменяют своей чувствительности.

Составитепь А. Боровик

Редактор С. Юско Техред И. Гайду Корректор N. Демчик

Заказ 4658165 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент", r, Ужгород, ун. Проектная, 4