Твердотельный датчик парциального давления двуокиси серы (so @ ) в воздухе

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться для непрерывного контроля загрязнения атмосферы двуокисью серы на металлургических , химических предприятиях, тепловых электростанциях. Решается задача снижения рабочих температур, стоимости и упрощения конструкции датчика путем введения со стороны одного электрода системы откачки исследуемого газа и использования в качестве твердого электролита композита состава, об. %: сульфат щелочного металла 30-80; -остальное 1 з.п.ф-лы, 1 ил. Ј w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) (5()5 G 01 N 27/416

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Е= !п

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4607173/25 (22) 18.11.88 (46) 30.09.91. Бюл. М 36 (71) Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО АН СССР и

Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола (72) И.Ф.Уваров (SU), Ом.Пракаш, Шривастова (IN) и Э.Ф.Хайретдинов (SU) (53) 543.247 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1229670, кл. G 01 N 27/46, 1986.

Авторское свидетельство СССР

% 1242805, кл. G 01 N 27/46, 1986, Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для непрерывного контроля загрязнения атмосферы двуокисью серы на металлургических и химических предприятиях.

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение рабочих температур.

На чертеже представлена схема твердотельного датчика парциального давления двуокиси серы.

Схема содержит твердый электролит 1 в виде таблетки, платиновые электроды 2, объем с анализируемым газом 3, трубка 4 соединена с системой откачки газа (на чертеже не представлен), милливольтметр 5, печь 6.

Датчик работает следующим образом, (54) ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК ПАРЦИАЛЬНОГОДАВЛЕНИЯДВУОКИСИ СЕРЫ (SO2) В

ВОЗДУХЕ (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться для непрерывного контроля загрязнения атмосферы двуокисью серы на металлургических, химических предприятиях, тепловых электростанциях. Решается задача снижения рабочих температур, стоимости и упрощения конструкции датчика путем введения а со стороны одного электрода системы откачки исследуемого газа и использования в качестве твердого электролита композита состава, об. : сульфат щелочного металла

30 — 80; y= AlzOz — остальное 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ф

Выражение для ЭДС ячейки описывается следующим выражением где Рзю — парциальное давление; а — параметр, характеризующий степень откачки газа 0 < g < 1, а = 0 соответствует случаю отсутствия откачки, а = 1 соответствует идеальной откачке, когда давление исследуемого газа вблизи откачиваемого электрода близко к нулю;

K() — константа электрохимической реак-, ции;

g N j3 — геометрические параметры ячейки, связанные со взаимным расположением элементов ячейки, их размерами;

R — универсальная газовая постоянная;

1681223

F — число Фарадея; Датчик будет работать, если; у Psalm ) >P Ko, т,е, при определенных значениях константы скорости электрохимической реакции, которая определяется физическими и химическими свойствами как электрода, так и твердого электролита; а/О, т.е. для того, чтобы датчик работал, необходима откачка газа иэ электродной области Одного из электродов. 10

Если оба условия удовлетворяются, то при а; - 1 ЭДС ячейки будет связано с давлением ЯО в воздухе выражением

RT

jy P soon Ko )

15 т,е. датчик будет работать. В противном случае у Pso «P Ko или,когда а = О,ЗДС ячейки будет равна нулю при любом давлении S02, В хонструкционном плане нами был выбран оптимальный вариант откачки одного и"- электродов, когда трубка, из которой производится откачка газа (тип откачивающего устройства не имеет значения, интенсивность em откачки должна быть такой, чтобы удовлетюряласьусловиеу Psoz (1 — а) «p Ko)

О и рижата достаточно плотно (но не герметично) к торцевой части таблетки твердого электролита, Прижимной электрод подводится к поверхности таблетки, внутри этой трубки, ЗДС ячейки измеряется между электродом, находящимся в среде исследуемого газа на другой стороне таблетки, и электродом, 35

Регулируя скорость откачки и давление прижима трубки к таолетке, можно подобрать условия, при которых датчик будет реагировать на изменение парциального давления ЯОг в исследуемой газовой (воздушной) среде.

Б качестве твердого электролита ячейки композитных электролитов использованы сульфат щелочного металла 20-70; у-оксид алюминия — остальное.

Проводимость композитов укаэанного состава выше, чем у чистых сульфатов щелочных металлов, так как она определяется поверхностью контакта двух фаз MzS04 и у At203. При уменьшении содержания уАЬОз ниже 20 и при увеличении его выше

70 об. проводимость электролитов резко уменьшается, так как значения 20 и 707

/-АЬОз соответствуют нижнему и верхнему перколяционному пределам для проводимости композитных систем. Более высокая электропроводность композитных электролитов по сравнению с известными и обуславливает снижение рабочих температур датчика, Формула изобретения

1. Твердотельный датчик парциального давления двуокиси серы (S0z) в воздухе, состоящий из твердого электролита на Основе сульфата щелочного металла с добавками оксида и электродов, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения рабочих температур, в качестве оксидной добавки использован . у-АЦОз при следующих соотношениях компонентов: сульфат щелочного металла — ЗО80 об,,)-А!20з — остальное.

2. Датчик по и. 1, отличающийся тем, что один из электродов снабжен системой откачки исследуемого газа.

16S 1223

Составитель И.Соколов

Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Редактор О,Спесивых

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

Заказ 3308 Тираж 377 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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