Чувствительный элемент датчика парциального давления so2 в газовых смесях

 

Использование: в приборостроении и в различных отраслях химической, металлургической промышленности и энергетики для определения содержания окислов серы в газовых смесях и в окружающей среде. Сущность изобретения: чувствительный элемент датчика состоит из последовательно соединенных слоев электрода, чувствительного к SO2 из диоксида ванадия, твердого электролита Li2SO4 - Al2O3 сульфата серебра и металлического серебра. 1 табл.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться в различных отраслях промышленности и энергетики для определения содержания окислов серы в газовых смесях, а также в экологических целях для мониторинга атмосферы.

Известны датчики парциального давления SO2, чувствительные элементы которых представляет собой твердотельные гальванические цепи типа Ag Ag2SO4 K2SO4 K2SO4 Pt [1] Ag Ag2SO4 Li2SO4 Pt [2] Pt Na2SO4 La2(SO4)3 Al2O3 Pt [3] Ag Ag2SO4 BaSO4 Pt [4] Данные чувствительные элементы позволяют измерять концентрации SO2в атмосфере воздуха в диапазоне 3-104 ррm.

Недостатки: высокие рабочие температуры (выше 500оС), при температуре ниже 500оС диапазон измеряемых концентраций резко сужается; -зависимость показаний от давления кислорода, т.е. для получения надежных данных необходимо поддерживать постоянное давление кислорода в анализируемой газовой среде; использование дорогих платиновых электродов.

Известен потенциометрический датчик проточного типа, позволяющий измерять содержание SO2 в воздухе при более низких температурах (350оС) чувствительный элемент которого наиболее близок к изобретению [5] Элемент состоит из таблетки твердого композиционного электролита Li2SO4- Al2O3 (состав электролита: сульфат щелочного металла 30-80 об. оксид алюминия остальное) с платиновыми электродами.

Недостатки: высокие рабочие температуры (свыше 350оС),
влияние давления О2 на показания элемента,
использование дорогих платиновых электродов.

Цель настоящего изобретения снижение рабочих температур чувствительного элемента и улучшение стабильности работы датчика при изменении давления кислорода в исследуемых газовых смесях.

Указанная цель достигается тем, что в чувствительном элементе типа
Ag Ag2SO4 Li2SO4 электрод II В качестве электрода II вместо платины используется электрод, изготовленный из диоксида ванадия (VO2), в качестве электролита Li2SO4-Al2O3, и имеется промежуточный слой из Ag2SO4.

Способ изготовления и рабочие характеристики нового чувствительного элемента показаны на следующем примере.

Берут таблетки композита Li2SO4-Al2O3 (при соотношении компонентов 60:40 об. ) и сульфата серебра и спрессовывают их вместе. На стороны полученной двухслойной таблетки наносят разные электроды: сторону, на которой находится Ag2SO4, покрывают слоем серебряной пасты, а к другой стороне плотно притирают порошкообразный электрод, изготовленный из мелкодисперсного диоксида ванадия. Приготовленный таким образом элемент помещают в термостатируемый объем с контролируемыми температурой и составом газовой среды. Значения ЭДС чувствительного элемента при различных условиях приведены в таблице.

Из таблицы видно, что элемент способен работать при более низких температурах, чем прототип, и значения ЭДС нового элемента слабо зависят от давления кислорода. Это можно объяснить различием электродных потенциалообразующих реакций, протекающих на платиновом электроде
SO2 + O2 + 2e- _ SO42- (1) и электроде из диоксида ванадия
x SO2 + VO2(s) + 2x e- _ x SO42- + VO2-2x(s), (2) где VO2(s) поверхностный слой диоксида. Соединения ванадия обладают каталитическим действием по отношению к реакции окисления SO2. Особенностью VO2 является то, что он обладает металлической проводимостью (т.е. может быть использован как электродный материал) и допускает существование широкой области нестехиометрии, что и обеспечивает протекание реакции (2). Из сравнения реакции (1) и (2) видно, что на реакцию, протекающую на платиновом электроде, будет всегда влиять давление кислорода. Электродный процесс (2), наоборот, очень слабо зависит от P в газе, а определяется только давлением диоксида серы.

Кроме того, стоимость нового чувствительного элемента значительно ниже стоимости элементов [1-4] и прототипа, так как вместо драгметалла платины используется более дешевый материал.


Формула изобретения

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДАТЧИКА ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ SO2 В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ, включающий твердый электролит Li2SO4 Al2O3 с нанесенными на него электродом сравнения и электродом, чувствительным к SO2, отличающийся тем, что дополнительно содержит слой сульфата серебра между твердым электролитом и электродом сравнения из металлического серебра, а в качестве материала для электрода, чувствительного к SO2, используют диоксид ванадия.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и используется, в частности, при анализе воды

Изобретение относится к высокотемпературной электрохимии, в частности к электрохимическим устройствам с твердым электролитом, и касается материалов, обладающих хорошей электропpоводностью при высоких и средних температурах в средах с различным содержанием кислорода, используемых для изготовления электродов электрохимических датчиков (ЭХД) 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

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
Наверх