Способ измерения состава газа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВ7ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫ:ТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респ т,апик

За висимое от авт. свидетельства №

Ч. Кл. G 01п 27/56

Заявлено 29.Х.1969 (№ 1373030/26-25) с при соединетгием заявии №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совета Министров

СССР

УДЕ 543,252(088.8) Опубликовано 07.1.1972. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 27.III.1972

Авторы изобретения Р. Л. Пинхусович, Л. 3. Савкун, 1О. Н. Патрушев, В. П. Коломыйцев и Г. М. Мурзин

Заявитель

ВСЕСОЮЗНАЯ тт - . °,.-е - ° ° и-. °: Ф-. г

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВА ГАЗА

Изобретение может найти широкое применение для измерения содержания кислорода, азота, галоидов и т. д. в широком диапазоне концентраций. B частности способ пригоден как для измерения больших концентраций (около 10 об. % измеряемого концентрата), так и для измерения ультрамалых концентраций (менее 10 — об. %)

Известен способ измерения состава газа с помощьто твердоэлектролитной гальванической ячейки, осуществляемый прибором для контроля содержания кислорода.

Предлагается способ, при котором газовый поток, содержащий кислород, концентрацию которого необходимо определить, направляется внутрь трубки из твердого электролита, а с внешней стороны трубки находится сравнительный поток газа со строго определенной постоянной концентрацией кислорода. Твердый электролит, состав которого 0,8 ZrO>+

+0,2 СаО, имеет преимущественно кислородноионную проводимость с незначительной проводимостью других типов. На внутреннюю и внешнюю поверхности электролита наносятся платиновые электроды. Рабочая температура электролита устанавливается в пределах от

650 до 1000 С.

Так как парциальное давление кислорода на наружном электроде больше, чем на внутреннем, кислородный ионный поток идет от наружного к внутренному электроду, создавая э. д. с. на электродах. Э. д. с. прн этом рассматривается как логарифмическая функция парциального давления кислорода в анализируемом газе.

Однако для осуществления известного способа требуется наличие газообразной или пной сравнительной среды, имеющей строго постоянную концентрацшо измеряемого ком10 понепта, например кислорода, н требуется наличие устройств, задающих илп поддерживающих содержание измеряемого компонента в сравнительной среде постоянным, что не позволяет расширить возможности анализа.

15 Прн осуществлении предлагаемого способа измерения состава газа ячейку из твердого электролита с нонной проводимостью помещают в анализируемую среду н поддерживают различные неизменные температуры по

20 обе стороны ячейки, Прн этом на электродах ячейки возникает э. д. с., которая является логарнфмнческон функциен от концентpQLLÎLL измеряемого компонента.

I-Ia чертеже дана схема устройства для осу25 ществленпя способа. Устроиство содержит камеру 1, ячейку нз твердого электролита 2, нагреватели 8 н 4, измеритель э. д. с. 5, электродыби7.

Ячейка нз твердого электролита может

30 быть выполнена в виде трубки, пробирки, пла325550

à — — 5 = — 3

Составитель Н, Преображенская

Тсхрсд 3. Тараиепко Корректор Е. Михеева

Редактор Е. Гончар

Заказ 703/13 Изд. № 297 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, 1 аушская наб., д. 4/5

Типография, ир. Сапунова, 2 стины или иметь иную конфигурацию. На противоположные рабочие стороны ячейки наносятся металлические проницаемые для измеряемого компонента электроды.

Анализируемый газовый поток с измеряемым компонентом подается в камеру и омывает с обеих сторон ячейку из твердого электролита, контактируя с рабочими поверхностями ячейки.

При помощи нагревателей устанавливают на рабочих поверхностях ячейки различную по величине температуру (Тт и Тз), которая поддерживается неизменной во времени, так что разность температур рабочих поверхностей ячейки является постоянной величиной.

Температура рабочих поверхностей ячейки выбирается в зависимости от свойств твердого электролита и характера условий, сопутствующих измерению тех или иных компонентов или химических соединений.

В частности для измерения содержания кислорода ячейкой из твердого электролита состава 0,85 Zr02+0,15 СаО температура выбирается в пределах от 600 до 1000 С с целью повышения проводимости электролита и уменьшения: времени установления равновесной э.д.с.

Молекулы измеряемого компонента, например кислорода, -при контактировании с материалом электродов ионизируются на поверхности электролита а ввиду того, что рабочие поверхности ячейки находятся при разных IIo величине температурах, потенциалы, образующиеся на границах электрод — твердый электролит имеют разные значения. В этом случае э,д.с., равная разности потенциалов, связана с концентрацией измеряемого компонента. Концентрация свободных ионов в электролите является постоянной величиной для определенного электролита. Развиваемая ячейкой э.д.с. измеряется измерителем э.д.с.

Таким образом, концентрация измеряемого компонента в анализируемом газе однозначно определяется величиной э. д.с. развиваемой ячейкой.

Измерение состава газа не является абсолютным, однако градуировка не представляет затруднений и может быть проведена с помощью эталонных смесей или сличением с эталонным анализатором.

Способ измерения состава газа твердоэлектролитной ячейкой с различными температу20 рами рабочих поверхностей повышает эффективность и точность анализа при определении кислорода, азота, хлора и других газов, а также дает возможность проводить определение состава в закрытых объемах, где не допусти25 ма работа со сравнительными газами.

Предмет изобретения

Способ измерения состава газа с помощью ячейки из твердого электролита, отличающийЗО ся тем, что, с целью расширения возможностей анализа, поддерживают постоянные различные значения температуры на противоположных рабочих поверхностях ячейки.