Электрохимический датчик для опреде-ления концентрации кислорода b жидкос-тях и газовых смесях

 

0П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р1 842549 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 04.0179 (23) 2707629/18-25 ®)

G 01 М 27/46 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3006,81, бюллетень Н9 24 (53) УДК 543 ° 253 (088. 8) Дата опубликования описания 300681 (72) Авторы изобретения

В.Э. Паст, И.Я. Раудсепп и Т.Т. Тенно

Тартуский ордена Трудового Красного Знамени--вееударств.ецНЫй .. (71) Заявитель у ни в ерсит ет (54 ) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

КИСЛОРОДА В )ХИДКОСТЯХ И ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ

Изобретение относится к электроаналитической химии, в частности к устройствам для определения концентрации кислорода в жидкостях и газовых смесях путем измерения тока его восстановления на катоде гальванического датчика.

Известен безмембранный электрохимический датчик, предназначенный для работы в загрязненной среде, имеющий

J литой индикаторный электрод (катод), состоящий из сплава таллий-ртуть и покрытый насыщенной .таллиево-ртутной амальгамой, служащей для стабилизации проводимости поверхности электрода путем самоочищения амальгамированной поверхности(11 .

Недостатками из.вест ного датчика являются сложность конструкции, а также невозможность измерения концентрации кислорода в газовых средах.

Наиболее близким к предлагаемому является электрохимический датчик концентрации кислорода в жидкостях и газовых смесях путем измерения тока восстановления кислорода, содержащий полупроницаемую мембрану, индикаторный электрод (катод) и вспомогательный электрод (анод}, выполненный из измельченного материала Q2g .

Недостатками известного датчика являются снижение ресурса его работы из-за пассивации поверхности анода нерастворимыми окисными соединениями, образуемыми при его вз аимодействии с молекулярным кислородом, н е ионизированном на катоде, уменьшение величины суммарной активной поверхности анода вследствие нарушения электрического контакта между частицами измельченного материала, использование для активации анода дефицитного и дорогого материала платины.

Цель изобретения - увеличение ресурса работы датчика. указанная цель достигается тем, что в известном электрохимическом датчике для определения кислорода в жидкостях и газовых смесях путем

20 измерения тока восстановления кислорода, содержащем полупроницаемую мембрану, индикаторный электрод (катод), вспомогательный электрод (анод выполненный из измельченного материала,.электрод изготовлен из амальгамированного материала.

На чертеже показан лредлагаеьый датчик.

Корпус 1 датчика представляет собой закрытый с одного конца цилиндр

842549 (фторопласт, винипласт и др.) с перфорированной боковой поверхностью. Ка, тод 2 . (индикаторный электрод„) выполнен в виде намотки проволоки ((серебро, никель) на корпус 1 датчика. Катод 2 датчика покрыт полимерной мембраной 3 (полиэтилен, фторопласт);, которая герметично прикреплена к корпусу и обеспечивает предельно диффузионный режим работы датчика. Анод 4 прессован из амальгамированной кадмиевой стружки в корпус датчика. Контактный вывод 5 выполнен из серебряной проволоки и вплавлен в корпус, что обеспечивает герметичность соединения. Нижняя часть корпуса 1 закрыта фторопластовой пробкой. Датчик заполняется электролитом (27%-ый раствор KOH).

При контакте полупроницаемой мембраны с исследуемой средой молекулы кислорода диффундируют через мембра- 20 ну к катоду 2, на котором происходит их электровосстановление. Электрохимическая реакция на катоде протекает с потреблением 4-х электронов

О + 2Н20 + 4е 4OÍ. 25

В результате во внешней измерительной цепи возникает предельный диф фузионный ток процесса. Молекулярный кислород, не ионизированный на катоде 2 или выделяющийся из стенок полимерного корпуса, диффундирует в электролите внутренней полости корпуса 1 к амальгамированной поверхности частиц анода 4, где ионизируется на поверхности амальгамы с образованием гидроксильного иона ОН .. Гидрокскль- З5 ный ион образует комплексное соединение с материалом анода, не препятствукщее дальнейшему процессу; а также освобождает свободный электрон, восстанавливающий потенциал амальгам. 40

В результате этого процесса молекулярный кислород, не ионизированный на катоде, при помощи амальгамы на поверхности анода поглощается реак! цией, сокращающей его активное состояние. Амальгама соприкасающихся частиц анода снижает величину переходного сопротивления между ними, поддерживая электрический контакт в объеме анода при уменыаении конактного давления между частицами в процессе работы датчика. В результате сохранения электрического контакта между частицами анода, поддерживается на рабочем уровне величина его суммарной активной поверхности.

В предлагаемом датчике по сравнению с известными снижается вероятность отказа его в течение гарантийного срока службы и соответственно повышается надежность всего устройства для определения концентрации кислорода (реоурс работы при испытаниях составляет 3 г); на 40% снижаются затраты с изготовлением датчиков, обеспечивающих заданный -ресурс работы, е требует при изготовлении анода рагоцениого металла (платиньд.

Формула изобретения

Электрохимический датчик для определения концентрации кислорода в жидкостях и газовых смесях путем измерения тока восстановления кислорода, содержащий полупроницаемую мембрану, индикаторный электрод (катод), и вспомогательный электрод (анод), выполненный из измельченного материала, помещенного в корпус, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения ресурса работы датчика, вспомогательный электрод выполнен из амальгамированного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент.,США 9 3753868, кл. С 01 И 27/46, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 296022, кл. G 01 и 3/06, опублик.

11. 10; 68 (прототип) .

842549

Составитель A.Морозов

Техред С,Мигунова Корректор Е.Рошко

Редактор Т. Портная

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5069/47, Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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