Способ изготовления измерительного и компенсационного термопреобразовательных элементов датчика горючих газов

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО И КОМПЕНСАЦИОННОГО ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДАТЧИКА ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, заключающийся в осаждении носителя на термосопрогивление , нанесении на носитель,каталитических покрытий из растворов соединений , содержащих равные количества платины, причем на компенсационный элемент наносят водный раствор, о тл и ч а to щ и и с я тем, что, с целью повышения избирательности изготавливаемых элементов к окиси углерода в присутствии водорода, каталитическое покрытие на измерительный элемент наносят из диметилформамидного раствора. ,

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) (1!) g(g),G 01 N 27/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧ?(РЫТЬЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13:; ." .,,." I

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3277003/18-25 ,(22) 20.04.81 ,(46) 15.04.83. Бюл. и 14 (72) В.Г. Семеновский, С.И. Самойленко, В.Л. Смирнова, Н.И. Фурман и А.Н. Щербань (71) Институт технической теплоФизики AH Украинской ССР (53) 543.274(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 287395, кл. Б 01 и 32/10, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

И 293499 кл. 6 01 " 25/32 1973 ,(прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗИЕРИТЕЛЬНОГО И КОМПЕНСАЦИОННОГО ТЕРИОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕИЕНТОВ ДАТЧИКА

ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, заключающийся в осажденйи носителя на термосопротивление, нанесении на носитель,каталитических покрытий из растворов соедине" ний, содержащих равные количества платины, причем на компенсационный элемент наносят водный раствор, о тл и ч à io шийся тем, что, с целью повыиения избирательности изго тавливаемых элементов к окиси углерода в присутствии водорода, каталитическое покрытие на измерительный элемент наносят из диметилформамидного раствора.

1012116

Изобретение относится к технологии изготовления термопреобразовательных элемеНтов для датчика горючих газов и может быть использовано в газоанализаторах для изЬиоательного контооля различных горючих газов в их сложных смесях в теплотехнических установках, в обжиговых печах на тепловых электростанциях и т.д.

В практике применения термокаталитических датчиков для контроля горючих газов известны термопреобразовательные элементы с каталитическими покрытиями, нанесенными из водных растворов солей или кислот благородных металлов.

Известен способ изготовления термопреобразовательных элементов. включающий нанесение каталитического покрытия на носитель, выполненный из 20 окиси алюминия в форме полого цилиндра, погружением последнего в водные, растворы солей или кислот благородных металлов. При этом ионы металлов за счет адсорбции носителя оседают на его поверхностй. Затем катализатор ,восстанавливают до мелкодиСперсного состояния восстановителем, например, формиатом натрия, или термичесКи, нагревая его до 400 С.Окисноалюминиевые 30 цилиндры с каталитическим покдытием, снабжают термосопротивлениями, изготовленными в виде спирали из платиновой проволоки, которую фиксируют внутри или на поверхности ци35 линдра (1).

Недостатком данного способа является относительная трудоемкость закрепления спиралей на цилиндрах, что объясняется малыми размерами цилинд"

40 ра и их слабой механической прочностью

НаиЬолее Ьлизким техническим ре. шением к изобретению является способ изготовления термопреобразова- 45 тельных элементов датчика горючих газов, заключающийся в осаждении носителя на термосопротивления, нанесения на носители каталитических покрытий из растворов соединений, содержащих равные количества платины, причем на компенсационный элемент наносят водный раствор. В. данном способе носитель готовят из водной сус" пензии окиси алюминия и аэотнокисло55 го алюминия, и наносят его на термосопротивление, выполненное в виде спирали, витки которой скрепляют спиртово-водной суспензией окиси алюминия и азотнокислого алюминия, что способствует надежной их фиксации. Каталитическое покрытие наноcRT на измерительный и компенсационный термопреобразовательные элементы путем смачивания носителей водными растворами солей и. кислот благородных металлов f 2$.

Недостатком способа является то, что при его использовании получают термопреобразовательные элементы с каталитическими покрытиями, нанесенными из водных растворов соединений благородных металлов, обладающи" ми различной чувствительностью по отношению ко всем компонентам горючих газов. Так, например, в случае, когда анализируют дымовые отходящие газы, термопреобразовательные элементы, полученные ранее описанным способом, обладают различной чувствительностью к его компонентам,а именно: к водороду и окиси углерода. Для селективного же анализа необходимо, чтобы чувствительность элементов к одному из компонентов.была равной для обоих термопреобразовательных элементов.

Цель изобретения - повышение избирательности изготавливаемых элементов к окиси углерода в присутствии водорода.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления термопреоЬразовательных элементов датчика гооючих газов, заключающемуся в осаждении носителя на термосопротивления, нанесении на носители каталитинеских покрытий из растворов соединений, содержащих равные количества платины, причем на компенсат ционный элемент наносят водный раствор, каталитическое покрытие на измерительный элемент наносят из диметилформамидного раствора.

На фиг. 1 изображена электрическая схема датчика; на фиг. 2 - термопреобразовательный элемент, разрез; на фиг. 3 - экспериментальные кривые зависимости чувствительности U тер мопреобразовательНых элементов. от питающего их напряжения.

Датчик содержит помещенные в камеру (не показана1 измерительный 1 и компенсационный 2 термопреобразова. тельные элементы, включенные в дифференциальную мостовую схему, имеющую резисторы 3 и 4, нуль-расход 5 и измерительный прибор 6. Элементы 1 и

2 выполнены в виде бусинок сферичес-3 . 10121 кой формы, диаметр которых не превыщает 1 мм, и содержит. термосопротивление.7, выполненное из платиновой проволоки э форме спирали, слой 8 термостойких-окислов, скрепляющих витки спирали,. слой 9, выполняющих . роль носителя, полученный из водной суспензии окиси аломиния и азотнокислого алюминия, и слой каталитического.покрытия 10. При этом каталитические покрытия 10 элементов l и 2 обладают равной чувствительностью к водороду и разной к окиси углерода.

Процесс измерения окиси углерода в сложной газовоэдуаной смеси, а именно, в дымовых отходящих газах, .содержащих еще и водород, с помощью ,предпагаемогодатчика происходит следующим образом.

Смесь поступает в камеру и на каталитических покрытиях 10 термопреобразовательных элементов 1 и 2 происходит беспламенное окисление ее горючих компонентов, сопровождаемое

И термоэффектом за счет гетерогенной ,реакции. Величина термоэффекта на каждом элементе равна сумме термо эффектов от окисления окиси углерода и водорода. Так как элементы 1 и

2 включены в схему дифференциально, Зв то результирующие показания датчика равны разности величин на этих элементах.

На фиг. 3 даны экспериментальные кривые, полученные в процессе ра-Зз боты датчика. Они сняты в мостовой схеме отдельно для каждого термопре" образовательного элемента. Кривые 11 и 12 отражают. чувствительность к воав дороду соответственно измерительного 1 и компенсационного 2 элементов,, кривые 13 и 14 - чувствительность к окиси углерода тех же элементов, а кривая 15 - разностную чувствительность элементов 1 и 2 к окиси углеро-4 да, полученную из сложной смеси (Н и СО соответственно 0,97 3 об. и .:1,18 3 об ). Из кривых видно, что чув. ствительность к водороду измеритель ного 1 и компенсационного 2 элементов равна (см. кривые 11 и 12), а чувствительность этих же элементов в оки си углерода различна (см. кривые 13 и 1Ц . Разница в чувствительности элементов 1 и 2 к окиси углерода И отображена на коивой 15. Эта величина и определяет сопержание окиси углерода.,в анализируемой смеси.

16

Благодаря тому, что водород исклочен из процесса измерения появляется возможность с помощью термокаталитического датчика селективно измерять содержание окиси углерода в дымовых смесях.

Используя термокаталитический-датчик горючих газов можно достичь положительного эффекта лищь: в том случае, если его преобразовательные. элементы будут изготовлены предложенным способом.

Пример. Термосопротивление 7 выполненое в Форме спирали из платино" вой проволоки диаметром 0,03 мм путем плотной намотки виток к витку. Концы спирали отгибают под углом 90 вдоль консоли, на которую ее наматывают.

Цтобы будущий преобразователь в готовом виде не превышал в диаметре 1 мм спираль I OTosRT на консоли диаметром

0,15 мм с числом витков 18. На специальном приспособлении полученную спираль растягивают так, чтобы ее витки не касались друг друга и наносят на нее для Фиксации витков слой 8 суспензии, приготовленный из спиртового раствора азотнокислого аломиния и окиси алюминия. Спираль медленно нагревают, пропускают электрический ток. Операцию повторяют 1-2 раза до тех пор, пока витки надежно эафиксируются. Затем на скрепленную таким образом спираль осаждает носитель иэ водной суспенэии азотнокислого аломи" ния и окиси аломиния. Эту операцию повторяют -б раз до образования сферы диаметром около 1 мм. В промежутках между каждым последующим осаждением спираль нагревают, пропуская через нее электрический ток.

Каталитическое покрытие 10 наносят на полученные термопреобразовательные элементы путем смачивания носителя 9 растворами солей металлов платиновой-группы. При этом на один из элементов покрытие 1О наносят из водного раствора платинохлористоводо-. родной кислоты, а на второй - диметилформамидного раствора той же Кислоты. Восстановление нанесенных катализаторов производят путей медленного нагрева спирали, -пропуская через нее электрический ток .

Операцию смачивания -носителей и г их восстановления, повторяют . 5 раз.

5 1012116 . 4

Предлагаемым способом было изго- селективно измерять содержание окиси товлено 12 пар термопреобразователь- углерода в смеси с водородом, ным элементов, которые в последствии Применение данного изобретения были испытаны и по результатам испы- позволит значительно увеличить точтаний выведены ранее упомянутые кри- ность и надежность измерений, расшивые (см. фиг, 3), свидетельств ующие рить метрологические возможности теро том, что применение элементов, по- мокаталического датчика горачик галученных новым способом, позволяет,зов. й7

Фиг,2

"@ад, 2У

ВНИИПИ Заказ 2750/53 Тираж 871 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4