Электрохимический газовый датчик

 

Использование: для контроля и измерения концентраций определенных газов в воздухе. Сущность изобретения: датчик содержит электролит в виде таблетки и гидрофильный фитиль для подпитки электродов электролитом. Электролит содержит химические элементы собственно электролита, буферные составляющие и пропитан химическим составом, впитывающим влагу из окружающей среды, для поддержания электролита во влажном состоянии. Мембрана, закрывающая один из электродов, выполнена из гигроскопического материала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в качестве датчика в экологических и производственных устройствах сигнализации, контроля и измерения концентраций определенных газов в воздухе, в частности, хлор-газа, сероводорода и других.

Известен электрохимический газовый датчик, входящий в состав сигнализатора и содержащий измерительную ячейку с электролитом с буферным раствором и пару полупогруженных в электролит с буферным раствором электродов, расположенных параллельно основной оси измерительной ячейки и электрически соединенных с первой и второй клеммами датчика соответственно. При этом в крышке измерительной ячейки находятся подводящий и отводящий воздухопроводы, причем подводящий воздухопровод расположен таким образом, что струя исследуемой воздушной смеси попадает на поверхность электролита с буферным раствором между электродами, контролируемый газ насыщает эту поверхность и возникающий в ходе электрохимических процессов разбаланс на электродах фиксируется электронной схемой.

Недостатком известного устройства является пониженная чувствительность из-за шунтирующего действия объемной проводимости электролита с буферным раствором.

Известен электрохимический газовый датчик, который содержит электролит и два электрода с электрическими проводами, расположенными внутри корпуса. Корпус соединен с основанием и имеет защитную крышку с отверстиями для подачи анализируемого газа в рабочую полость, ограниченную корпусом и крышкой. Датчик содержит мембрану, гидрофильный фитиль для подпитки электрода электролитом и крепежные элементы.

Недостатком известного устройства является пониженная чувствительность, обусловленная использованием жидкого электролита.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Электрохимический газовый датчик содержит электролит и два электрода с электрическими проводами. Корпус, внутри которого расположены электролит и два электрода, соединен с основанием. Рабочая полость ограничена корпусом и защитной крышкой с отверстиями для подачи анализируемого газа. Датчик также содержит гидрофильный фитиль для подпитки электродов электролитом, мембрану, крепежные элементы, съемный технологический стакан, клеммы и фиксирующую пробку. Последняя поджимает электролит, расположенный на оси корпуса, выполненного в виде стакана с фланцами с двух сторон и утолщенным дном. В основании корпуса расположены клеммы, которые соединены электрическими проводами с электродами, расположенными на боковой поверхности корпуса, имеющего сквозной радиальный канал, соединяющий рабочую полость с электролитом. Внутри канала расположен гидрофильный фитиль, соединяющий последовательно электролит с электродами и мембраной, расположенной на поверхности одного из электродов. Корпус расположен внутри крышки, выполненной в виде стакана, и неподвижно соединен крепежными элементами с крышкой и с основанием датчика, выполненного в виде кольца с посадочным местом для корпуса. Геометрические размеры технологического стакана таковы, что обеспечивают перекрытие отверстий в крышке при помещении датчика внутрь технологического стакана.

Электролитный элемент выполнен в виде "таблетки" и содержит химические элементы собственно электролита, буферные составляющие и пропитан химическим составом, впитывающим влагу из окружающей газовоздушной смеси (например, хлористым литием LiCl) для поддержания электролита во влажном состоянии. Защитная мембрана выполнена из гигроскопического материала, например, на тканевой натуральной основе. В корпусе расположены каналы для электрических проводов, соединяющих электроды с клеммами.

На фиг.1 приведена конструкция электрохимического газового датчика; на фиг. 2 - радиальное сечение секции в плоскости сквозного радиального канала и цепи подпитки электродов электролитом.

Электрохимический газовый датчик (фиг.1) содержит корпус 1, углубление 2 цилиндрическое с пробкой 3 фиксирующей; крышку 4 защитную с перфорациями 5; основание 6 датчика, стакан 7 технологический; канал 8 сквозной радиальный; каналы 9 вывода электрических проводников; 10 и 11 - электроды первый и второй датчика соответственно; 12 и 13 - клеммы первую и вторую датчика соответственно; элемент 14 электролитный; цепь 15 подпитки электродов электролитом; мембрану 16 защитную; штырь 17 крепежный; электрические провода 18; элементы 19 крепежные. Рабочая полость 20 ограничена корпусом и защитной крышкой.

Химический состав, впитывающий влагу из окружающей газовоздушной смеси (например, хлористый литий LiCl), обеспечивает поддержание во влажном состоянии электролита. Этот электролит посредством цепи 15 подпитки электродов электролитом через канал 8 поступает последовательно к первому 10 электроду и второму 11 электроду, закрытому мембраной 16 защитной, осуществляя смачивание первого 10 электрода, второго 11 электрода и защитной мембраны 16.

Состав электролитного элемента и металл электродов определяются видом контролируемого газа в воздухе. В частности, в электрохимическом датчике избирательно реагирующем на хлоргаз в воздухе электролитный элемент 14 выполнен в виде "таблетки" методом порошкового прессования и содержит 88% порошка KBr (твердого электролита, избирательно реагирующего на хлор-газ), 10% LiCl (для поддержания электролита во влажном состоянии) и 2% порошка уксусной кислоты (буферные составляющие для обеспечения стабильности фона на катоде). Электроды выполнены из никелевых пластин, причем открытый первый 10 электрод имеет большую площадь S10, чем площадь S11 второго 11 электрода, закрытого защитной мембраной 16, т.е. S10 > S11.

Датчик обеспечивает чувствительность 0,05 мг/м3 при анализе хлор-газ. Датчик характеризуется простотой эксплуатации и высокой надежностью.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК, содержащий электролит и два электрода с электрическими проводами, расположенные в корпусе, соединенном с основанием, защитную крышку с отверстиями для подачи анализируемого газа в рабочую полость, ограниченную корпусом и крышкой, мембрану, гидрофильный фитиль для подпитки электродов электролитом и крепежные элементы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит съемный технологический стакан, клеммы и фиксирующую пробку, поджимающую электролит, расположенный на оси корпуса, выполненного в виде стакана с фланцами с двух сторон и утолщенным дном, в основании корпуса расположены клеммы, которые соединены электрическими проводами с электродами, расположенными на боковой поверхности корпуса, имеющего сквозной радиальный канал, соединяющий рабочую полость с электролитом, причем в канале расположен гидрофильный фитиль, соединяющий последовательно электролит с электродами и мембраной, расположенной на поверхности одного из электродов, а корпус расположен в крышке, выполненной в виде стакана, и неподвижно соединен крепежными элементами с ней и с основанием датчика, выполненного в виде кольца с посадочным местом для корпуса, при этом геометрические размеры технологического стакана таковы, что обеспечивают перекрытие отверстий в крышке при помещении датчика в технологический стакан.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что электролит выполнен в виде таблетки и содержит химические элементы собственно электролита, буферные составляющие и химические компоненты, впитывающие влагу из газовой смеси.

3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что мембрана выполнена из гигроскопического материала на тканевой натуральной основе.

4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что в корпусе расположены каналы для электрических проводов, соединяющих электроды с клеммой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электрохимическим сенсорным датчикам состава газов, и может быть использовано для определения содержания диоксида углерода (углекислого газа) в воздухе с целью технологического или экологического контроля и в системах управления

Изобретение относится к газоанализаторам , использующим твердоэлектролитные ячейки и может быть применено при разработке подобных приборов в приборостроительной и химической промышленности

Изобретение относится к испытаниям полимерных материалов, в частности к способам определения скорости деструкции галоидсодержащих полимеров и материалов на их основе в эксплуатационных условиях, и может быть использовано в заводских и научно-исследовательских лабораториях для контроля качества выпускаемой продукции , создания долговечных полимерных композиций и прогнозирования срока их эксплуатации

Изобретение относится к гиперболоидной масс-спектрометрии и может быть использовано при разработке приборов данного вида с высокой чувствительностью и разрешающей способностью

Изобретение относится к электрохимическому измерительному зонду для определения содержания кислорода в газах, в частности для определения содержания кислорода в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания с потенциально свободно расположенным чувствительным элементом

Датчик // 2141651
Изобретение относится к датчику согласно ограничительной части пп

Датчик // 2170424

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к электрохимическим датчикам для определения концентрации растворенного газа, преимущественно кислорода

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к электрохимическим датчикам для определения концентрации растворенного газа, преимущественно кислорода

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в качестве датчика в экологических и производственных устройствах сигнализации, контроля и измерения концентраций определенных газов в воздухе, в частности, хлор-газа, сероводорода и других

Наверх