Патенты автора Волков Кирилл Евгеньевич (RU)
Изобретение относится к анализу газовых сред и может быть использовано для измерения концентрации водорода в воздухе и других кислородсодержащих средах. Поток анализируемого воздуха очищают от паров воды и восстановителей, пропуская его через цеолит, в поток очищенного, содержащего водород воздуха помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя газополотно соединенными между собой дисками из твердого протонпроводящего твердого электролита состава CaZrO3, между которыми имеется капилляр, на электроды из каталитически активного электронопроводящего материала, нанесенные на противоположные поверхности одного из дисков, подают напряжение, посредством чего осуществляют откачку из полости ячейки через твердый электролит ионов водорода, образовавшихся в результате электролиза влаги, образовавшейся в процессе окисления водорода кислородом воздуха, в поток воздуха, омывающий ячейку, и при достижении стационарного состояния измеряют предельный диффузионный ток, по величине которого определяют концентрацию водорода в анализируемом воздухе по формуле:
где: F - константа Фарадея, Кл/моль; R - универсальная газовая постоянная, Дж/моль⋅K; D(H2O) - коэффициент диффузии водорода в воздухе, см2/с; X(Н2) - мольная доля водорода в воздухе; S - площадь сечения капилляра, мм2; Р - общее давление газовой смеси, атм; Т - температура анализа, °С; L - длина капилляра, (мм); Icm - предельный ток, А. Технический результат - способ позволяет измерять содержание водорода в воздухе даже в случае присутствия в нем влаги и восстановителей. 4 ил.
Изобретение относится к аналитической технике. Для определения содержания монооксида углерода и диоксида углерода в газовой смеси с азотом используют датчик, содержащий первую электрохимическую ячейку с полостью, образованную двумя, газоплотно соединенными между собой дисками из твердого электролита, на противоположных поверхностях одного из которых расположена пара электродов, подключенных к первому источнику напряжения постоянного тока, между дисками расположен капилляр, при этом датчик содержит вторую ячейку, выполненную аналогично первой, безэлектродный твердоэлектролитный диск которой является безэлектродным твердоэлектролитным диском первой ячейки, и вторую пару электродов второй ячейки, подключенных ко второму источнику напряжения постоянного тока, датчик погружают в поток анализируемой газовой смеси, на электроды первой ячейки, предназначенной для определения содержания монооксида углерода, подают напряжение постоянного тока так, чтобы на наружном электроде был минус, а на внутреннем электроде был плюс, на электроды второй ячейки, предназначенной для определения диоксида углерода, подают напряжение постоянного тока так, чтобы на наружном электроде был плюс, а на внутреннем электроде был минус, измеряют возникающие предельные токи в обеих ячейках, по которым определяют содержание монооксида углерода и диоксида углерода в газовой смеси с азотом. Изобретение расширяет технологические возможности. 5 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения концентрации монооксида углерода в инертных газах и других бескислородных газовых средах. Амперометрический способ измерения концентрации монооксида углерода в инертных газах заключается в том, что в поток анализируемой газовой смеси помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя газоплотно соединенными между собой дисками из кислородпроводящего твердого электролита, между которыми имеется капилляр, на электроды, расположенные на противоположных поверхностях одного из дисков, подают напряжение постоянного тока в пределах 0,5-1 В, с подключением положительного полюса на наружный электрод, посредством чего осуществляют электролиз паров воды, находящихся в анализируемом газе, и накачку полученного в результате электролиза кислорода из потока анализируемого газа в полость датчика по электрохимической цепи: наружный электрод – твердый электролит – внутренний электрод, в процессе достижения стационарного состояния, когда диффузионный поток продуктов взаимодействия накачанного в полость кислорода и находящегося в полости монооксида углерода станет равным поступающему в полость количеству монооксида углерода в анализируемом газе, измеряют протекающий через датчик предельный ток и по величине предельного тока, соответствующего содержанию кислорода, потраченного на взаимодействие с монооксидом углерода, определяют концентрацию монооксида углерода в анализируемом газе. Техническим результатом является возможность измерять содержание монооксида углерода в инертных газах при температурах 500÷650°С и выше, а также повышение точности и воспроизводимости измерений. 3 ил.
Изобретение предназначено для измерения содержания оксида азота (NO) в газовой смеси с азотом и может быть использовано при производстве азотной кислоты и поверочных газовых смесей. Амперометрический способ измерения концентрации оксида азота в газовой смеси с азотом заключается в том, что в поток анализируемой газовой смеси помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя газоплотно соединенными между собой дисками из кислородпроводящего твердого электролита состава 0,9 ZrO2 + 0,1 Y2O3, между которыми имеется капилляр, на электроды, расположенные на противоположных поверхностях одного из дисков, подают напряжение постоянного тока в пределах 0,5-1 В, с подключением положительного полюса на наружный электрод, посредством чего осуществляют откачку из полости ячейки кислорода, полученного после разложения оксида азота, при достижении стационарного состояния, когда количество кислорода, откачанного из полости ячейки, станет равным количеству кислорода, поступающему в эту полость через капилляр в составе оксида азота, измеряют протекающий через ячейку предельный ток, соответствующий содержанию оксида азота, находящегося в анализируемой газовой смеси, и определяют концентрацию оксида азота в ней по формуле:
где:X(NO) – мольная доля оксида азота в анализируемой газовой смеси; IL(NO) – предельный ток, соответствующий количеству откачанного кислорода, образовавшегося после разложения оксида азота, находящегося в анализируемой газовой смеси, мА; R – газовая постоянная, 8,314*107 эрг/моль⋅К; T – температура анализа, К; L – длина капилляра, м; F – число Фарадея, 96485 Кл/моль; D(NО) – коэффициент диффузии оксида азота в анализируемой газовой смеси, м2/с; S – площадь сечения капилляра, м2; P – общее давление анализируемой газовой смеси, Па. Техническим результатом является возможность просто, надежно и оперативно измерять содержание оксида азота в газовой смеси с азотом. 3 ил.
Изобретение может быть использовано для измерения содержания оксида азота (NO) в воздухе. Согласно изобретению в поток анализируемого воздуха помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя, газоплотно соединенными между собой дисками из кислородпроводящего твердого электролита состава 0,9 ZrO2 + 0,1Y2O3, между которыми имеется капилляр, на электроды, расположенные на противоположных поверхностях одного из дисков, подают напряжение постоянного тока в пределах 0,5 - 1В, с подключением положительного полюса на наружный электрод, посредством чего осуществляют откачку из полости ячейки свободного кислорода и кислорода, полученного после разложения оксида азота, при достижении стационарного состояния, когда количество кислорода, откачанного из полости ячейки, станет равным количеству кислорода, поступающему в эту полость через капилляр, измеряют протекающий через ячейку суммарный предельный ток, соответствующий содержанию кислорода, находящегося в анализируемом воздухе, плюс кислород, образовавшийся от разложения оксида азота, и после вычитания из суммарного предельного тока предельного тока, соответствующего содержанию кислорода в воздухе, определяют концентрацию оксида азота в анализируемом воздухе по предложенной формуле. Изобретение позволяет достаточно просто, надежно и оперативно измерять содержание оксида азота в воздушной атмосфере. 4 ил.
Изобретение относится к области газового анализа, точнее к определению ионного числа переноса твердых электролитов с протонной проводимостью. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения ионного числа переноса в твердых электролитах с протонной проводимостью дополнительно содержит этап, на котором определяют ионное число переноса протонпроводящего твердого электролита по формуле:
= I2(предельный)/I1(предельный), где: – ионное число переноса протонпроводящего твердого электролита при известной температуре и концентрации водорода в газовой смеси водорода с инертным газом; I2(предельный) – предельный ток, протекающий через водородпроводящую электрохимическую ячейку; I1(предельный) – предельный ток, протекающий через кислородпроводящую электрохимическую ячейку. Технический результат – расширение области практического применения твердых электролитов, обладающих протонным характером проводимости. 4 ил.
Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано для измерения содержания в газовых смесях предельных углеводородов, таких как метан и этан, а также содержание в них примеси водорода. Амперометрический датчик для измерения концентрации метана и примеси водорода в анализируемой газовой смеси содержит диски из кислородопроводящего твердого электролита с электродами, при этом датчик содержит диск из кислородопроводящего электролита, на противоположных поверхностях которого имеется пара электродов, диск из протонопроводящего твердого электролита, на противоположных поверхностях которого имеется пара электродов, а между этими дисками расположен безэлектродный диск из кислородопроводящего твердого электролита, герметично соединенный с электродными дисками с образованием двух полостей с капиллярами. Техническим результатом является возможность одновременно измерять в газовой смеси содержание метана и примеси водорода. 5 ил.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрохимическому устройству для дозирования кислорода в газовой среде и одновременного контроля его содержания на входе и выходе из кислородного насоса, и может быть использовано для очистки газовых смесей от кислорода, а также для обогащения газовых смесей кислородом. Устройство содержит заглушенную с одного конца трубку, выполненную из твердого электролита, обладающего кислородно-ионной проводимостью, при этом трубка разделена на последовательно размещенные и электрически изолированные друг от друга две измерительные ячейки и кислородный насос, расположенный между ними, каждый из которых имеет твердый электролит из стабилизированного диоксида циркония с нанесенными на него внутренним и наружным пористыми платиновыми электродами с соответствующими токосъемниками. Трубка разделена на ячейки и насос с помощью материала, препятствующего диффузии ионов кислорода между электролитами ячеек и насоса, при этом указанный материал имеет коэффициент линейного расширения, как и у твердого электролита, в интервале температур от 600°С и выше. Повышение надежности и герметичности устройства является техническим результатом изобретения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано для измерения влажности воздуха и малых концентраций водорода в газовых смесях. Датчик содержит три диска из протонпроводящего твердого электролита, герметично соединенные между собой с образованием двух полостей между ними, каждая из которых имеет капилляр для газообмена между полостью датчика и анализируемым воздухом, при этом на противоположные поверхности каждого из дисков нанесены по два электрода - наружный и внутренний. Технический результат заключается в высокой точности измерения не только влажности воздуха в газовых смесях. 4 ил.
Изобретение направлено на возможность амперометрически измерять концентрацию закиси азота в газовой смеси с помощью простого в изготовлении и эксплуатации измерительного устройства, созданного на основе кислородопроводящего твердого электролита состава 0,9 ZrO2 + 0,1Y2O3. Способ заключается в том, что электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя дисками из кислородопроводящего твердого электролита состава 0,9 ZrO2+0,1Y2O3, на противоположных поверхностях одного из которых расположены электроды, помещают в поток анализируемой газовой смеси, на электроды подают напряжение постоянного тока в пределах от 1 до 2 В с подключением положительного полюса на электрод, находящийся на внешней стороне диска, а отрицательного полюса – на внутренней, посредством чего осуществляют откачку свободного кислорода и кислорода, полученного после разложения закиси азота из полости ячейки, в поток анализируемой газовой смеси при рабочей температуре ячейки, и при достижении стационарного состояния, когда количество кислорода, откачанного из полости ячейки, станет равным количеству кислорода, поступающего в нее, измеряют протекающий через ячейку предельный ток, по величине изменения предельного тока от количества кислорода, откачанного из полости электрохимической ячейки, определяют концентрацию закиси азота в анализируемой газовой смеси. 6 ил.
