CS198625B1 - Measuring method of balanced partial pressures of oxygen and device for its execution - Google Patents
Measuring method of balanced partial pressures of oxygen and device for its execution Download PDFInfo
- Publication number
- CS198625B1 CS198625B1 CS61078A CS61078A CS198625B1 CS 198625 B1 CS198625 B1 CS 198625B1 CS 61078 A CS61078 A CS 61078A CS 61078 A CS61078 A CS 61078A CS 198625 B1 CS198625 B1 CS 198625B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- oxygen
- partial pressures
- execution
- measuring method
- furnace
- Prior art date
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 31
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 31
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 206010067484 Adverse reaction Diseases 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006838 adverse reaction Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
Vynález sa týká spósobu merania rovnovážných parciálnych tlakov kyslíka a zariadenia na jeho prevádzanie. Táto tzv. dynamická kyslíková analýza dává podklady pre výpočet Standardně j Gibbsovej energie reakcii v tuhej fáze v jednoduchých i zložitejších kysličníkových sústavách.The invention relates to a method for measuring the equilibrium partial pressures of oxygen and to a device for carrying it. This so-called. dynamic oxygen analysis gives the basis for the calculation The standard Gibbs energy is a solid phase reaction in both simple and complex oxygen systems.
Doteraz používané metody stanovenia rovnovážných parciálnych tlakov kyslíka jemožno rozdělit do troch skupin:The methods used to determine the equilibrium partial pressures of oxygen so far can be divided into three groups:
a) statické temperovanie vzoriek pri konštantnej teplote a při konštantnom parciálnom tlaku kyslíka,-ktorý sa získá miešaním inertného plynu s kyslíkom v známom pomere,(a) static tempering of the samples at a constant temperature and at a constant partial pressure of oxygen, obtained by mixing an inert gas with oxygen in a known ratio,
b) statické temperovanie vzoriek pri konštantnej teplote a pri konštantnom parciálnom tlaku kyslíka, ktorý sa vypočítal na základe známého zmiešavacieho poměru a rovnovážných tabelárnych údajov. Jedná sa spravidla o zmesi plynov: CO - C02, H2 - H20 alebo C02 - H2.(b) static tempering of the samples at constant temperature and at a constant partial pressure of oxygen, calculated on the basis of the known mixing ratio and equilibrium tabular data. These are generally gas mixtures: CO - CO 2 , H 2 - H 2 0 or CO 2 - H 2 .
c) meranie rovnovážných parciálnych tlakov kyslíka pomocou pevných elektrolytov s 0 vodivosťou formou galvanických článkov. Medzi dve tabletky kov - kysličník so známým rovnovážným tlakom kyslíka a kov kysličník s neznámým rovnovážným parciálnym tlakom kyslíka sa vkládá tabulka pevného elektrolytu. Na základe potenciálového rozdielu, ktorý vzniká na platinových elektrodách při vysokých teplotách, sa podlá fetersověj rovnice vypočítá neznámy rovnovážný parciálny tlak kyslíka pri danej teplote.(c) measurement of equilibrium partial pressures of oxygen by means of solid electrolytes with 0 conductivity in the form of galvanic cells. A solid electrolyte table is inserted between two metal-oxide tablets of known equilibrium oxygen pressure and a metal oxide of unknown equilibrium partial oxygen pressure. On the basis of the potential difference that occurs at the platinum electrodes at high temperatures, the unknown equilibrium partial pressure of oxygen at a given temperature is calculated according to the Feter equation.
Nevýhodou prvých dvoch metod je časová náročnost pri hladaní rovnovážných podmienokThe disadvantage of the first two methods is the time required to find equilibrium conditions
198 625 a pri respektovaní kinetiky vgčšinou pomalých reakcii v tuhej fáze, nákladnost spojená s po žiadavkou čistoty plynov, ktorá. determinuje přesnost meraní. U druhéj skupiny pristupujú 3alej nežiadúce reakcie kysličníka uholnatého e platinou a na nie poslednom mieste to je ne bezpečnost práce s jedovatými a výbušnými plynmi. Tretia meto'da nie je.tak časové náročná ako prvé dve, ale obor. použitelnosti je limitovaný poměrně úzkým teplotným.intervalom, kde je zaručená takmer čisto iónová vodivost použitéj keramiky.198 625 and respecting the kinetics of the mostly slow solid phase reactions, the cost associated with the requirement of purity of gases which. determines the accuracy of measurements. In the second group, adverse reactions of carbon monoxide to platinum are approaching, and last but not least it is the safety of working with toxic and explosive gases. The third method is not as time-consuming as the first two, but the field. Usability is limited by a relatively narrow temperature interval, where the almost pure ionic conductivity of the ceramic used is guaranteed.
Uvedené nevýhody odstraňuje a širšie možnosti poskytuje předložený vynález, ktoréhopodstata spočívá v tom, že sa vzorka v hermeticky uzatvorenom priestore pece redukuje alebo oxiduje atmosférou, v ktorej ea menia koncentráfrie definovaným čerpáním kyslíka a změny koncentrácie sa sledujú pomocou kyslíkovej sondy. Zariadenie pre meranie rovnovážných parciálnych tlakov pozostáva z hermeticky uzavřetej pece, v ktorej prieatore je umieatnená čer pacia kyveta zhotovená z materiálu a i obnovou vodivostou, připojená k zdrojů napStia, meracej kyvety zhotovenej z materiálu e iónovou vodivostou, pripojenej na registračně zariadenie a nosiče vzorky.The present invention eliminates these disadvantages and broadens the scope of the invention, which is characterized in that the sample in the hermetically sealed chamber of the furnace is reduced or oxidized by an atmosphere in which the concentration changes by defined oxygen pumping and the concentration changes are monitored by an oxygen probe. The device for measuring the equilibrium partial pressures consists of a hermetically sealed furnace in which the priming pump is made of material and also by conductivity recovery, connected to voltage sources, a measuring cell made of material and ion conductivity, connected to the recorder and sample carriers.
Záznamy mfižu při vhodnom usporiadaní poskytnút informácie o innožstve vyměněného kyalíka. čerpánie i meranie sa mfiže realizovat jedinou kyvetou tak, že sa například priamo úměrně času zvyšuje napfitie na čerpadle kyslíka a informácie o množstve převedeného kys-líka poskytujú hodnoty sledovaného prúdu. Pri čerpaní například konštantným prúdom časový úsek oneškorenia oproti kalibrácii je priamo úměrný množstvu převedeného kyslíka. Čerpanie je možno nahradit definovaným prívodom argonu, dusíka, hélia prislúchajúcej čistoty pri znižovaní parciálneho tlaku kyslíka a vzduchu alebo kyslíka pri zvyšovaní parciálneho tlaku kyslíka. U zložitejších kysličníkovýčh sústavj kde sa vyskytuje viacej pr.vkov,' u ktorých mfiže v súvislosti s meniacim sa parciélnym tlakom kyslíka dfijsť k zmene oxidačného stupňa alebo u kysličijíkov, kde sa vyskytuje prvok s viac než dvorná možnými oxidačnými etupňami, umožňuje dynamická kyslíková analýza stanovit prislúchajúce rovnovážné parciálně tlaky kyslíka při jedinom meraní. .The records may provide information on the amount of replaced alkali when appropriately arranged. Pumping and measurement can be accomplished with a single cell such that, for example, the voltage on the oxygen pump increases in direct proportion to the time, and information on the amount of oxygen transferred provides the values of the monitored current. When pumped, for example, with a constant current, the time delay of the delay versus calibration is directly proportional to the amount of oxygen transferred. The pumping can be replaced by a defined supply of argon, nitrogen, helium of the corresponding purity by decreasing the partial pressure of oxygen and air, or by increasing the oxygen partial pressure. In more complex systems where more than one element is present, where the oxidation stage may change due to changing partial pressure of oxygen, or in the case of elements with more than one possible oxidation stages, the dynamic oxygen analysis allows to determine associated equilibrium partial pressures of oxygen in a single measurement. .
Meracie činidlo nie je v priamom kontakte so škúmanou vzorkou, čo umožňuje štúdium rovnovážných parciálnych tlakov vo velmi širokom intervale teplfit. Výstupné informácie majú charakter elektrického eignálu a umožňujú automatizáciu experimentov a využitie počítače jednak pre reguláciu a kontrolu meracieho procesu a jednak pre výhodnotenie naměřených dát.The measuring agent is not in direct contact with the sample under investigation, allowing the study of equilibrium partial pressures over a very wide temperature range. The output information has the character of electrical signal and enables automation of experiments and the use of a computer both for the regulation and control of the measurement process and for the evaluation of the measured data.
Příkladné prevedenie zariadenia podl’a vynálezu je schematicky znázorněné na priloženom výkrese. Zariadenie pozostáva z vertikálněj pece 1 a uzavretým priestorom, tvořenou korundovou trubicou, kde je na platinovom drfite zavesený pohárik so škúmanou vzorkou 2. V oblasti teplfit 800 až 2C00 °C v tej istej peci sú konce dvoch kyviet Jag zhotovených z kysličníka zirkoničitého stabilizovaného kysličníkom vápenatým. Obidve kyvety g, g sú pokryté poréznou vrstvou platiny na vonkajšej i vnútornej straně. Vývody z čerpacej kyvety g eú připojené na zdroj j. konštantného prúdu. Platinové elektrody na merace.j kývete g sú připojené na registračně zariadenie 6. V blízkosti vzorky 2 a vo vnútri meracej kyvety g eú termočlánky. Beferenčná elektroda je vzduch.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the attached drawing. The apparatus consists of a vertical furnace 1 and an enclosed space of corundum tube with a sample cup 2 hung on platinum crumb. . Both cuvettes g, g are covered with a porous platinum layer on the outside and inside. Outlets from pump cuvette g eu connected to source j. constant current. Platinum electrodes on the meter are connected to the recorder 6. Close to sample 2 and inside the measuring cell g are thermocouples. The reference electrode is air.
Vzorky, kysličníky železa, u ktorých sú známe rovnovážné parciálně tlaky kyslíka sa v práškovej formě vložia do platinových pohárov. Meranie sa konajú v oblasti teplfit 80G až 2000 °C pri parciálnych tlakoch kyslíka 10“^ až XO“1^ atm. Zo zmesi argonu a vzduchu pripravenej napuštěním argonu do priestoru- pece 1 sa konštantným prúdom XO až 30 mA privádzaným zo zdroja 4 ňa elektrody čerpacej kyvety jl čerpá kyslík z pracovného priestoru pece 1. Pre zámedzenie vzniku významného koncentračného gradientu kyslíka v pracovnom priestore pece 1 sa použije nútený oběh plynu. Vzrost napatía na elektróde meracej kyvety 2, ktorý je úměrný rozdielu parciálnych tlakov kyslíka vo vertikálnej peci 1 a na referenčnej vzduchovej elektróde, sa zníži alebo zastaví při překročení rovnovážného parciálneho tlaku kyelíka študovanéj vzorky 2 v dOsledku uvoTfiovania chemicky viazaného kyslíka. Výsledky meraní vykonaných so sústavou Fe - 0 sú v dobrej zhode s hodnotami vypočítanými na základe tabelárnych údajov.Samples, iron oxides in which equilibrium partial oxygen pressures are known, are placed in platinum glasses in powder form. The measurements take place in the temperature range of 80G to 2000 ° C at partial oxygen pressures of 10 “to X 0 1 1 atm. Oxygen is pumped from the furnace 1 working space from the argon-air mixture prepared by introducing argon into the furnace 1 with a constant current X0 to 30 mA supplied from the source 4 at the electrode of the pumping cuvette 1 to reduce the formation of a significant oxygen gradient. use forced gas circulation. The voltage increase at the electrode of the measuring cell 2, which is proportional to the difference in oxygen partial pressures in the vertical furnace 1 and at the reference air electrode, is reduced or stopped when the oxygen equilibrium partial pressure of the study sample 2 is exceeded. The results of measurements performed with the Fe - 0 system are in good agreement with the values calculated on the basis of tabular data.
Využitie vynálezu prichádza do úvahy .pri meraní termodynamických veličin, při chemické j analýze, pri sledovaní.kineticky oxidoredukčných procesov a pri konštrukcii fázových diagrawov kysličníkov a kysličníkových sústav v tuhom, připadne kvapalnom stave. Spojením spOsobu podl’a vynálezu s inými dynamickými metodami například diferenciálnou termickou analýzou sa otvárajú Salšie možnosti pre zhodnotenie tepelného obsahu študovaných objektov v izotermálnych i neizotermálnych podmienkach.Use of the invention is contemplated in the measurement of thermodynamic quantities, in chemical analysis, in monitoring kinetically oxidoreduction processes, and in the construction of solid phase or liquid phase phase diagrams of oxides and oxides. By combining the method according to the invention with other dynamic methods, for example by differential thermal analysis, there are more open possibilities for evaluating the thermal content of the objects under study in isothermal and non-isothermal conditions.
PREDMET VYNÁLEZUOBJECT OF THE INVENTION
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS61078A CS198625B1 (en) | 1978-01-30 | 1978-01-30 | Measuring method of balanced partial pressures of oxygen and device for its execution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS61078A CS198625B1 (en) | 1978-01-30 | 1978-01-30 | Measuring method of balanced partial pressures of oxygen and device for its execution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS198625B1 true CS198625B1 (en) | 1980-06-30 |
Family
ID=5338510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS61078A CS198625B1 (en) | 1978-01-30 | 1978-01-30 | Measuring method of balanced partial pressures of oxygen and device for its execution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS198625B1 (en) |
-
1978
- 1978-01-30 CS CS61078A patent/CS198625B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ulmer | Research techniques for high pressure and high temperature | |
| US3691023A (en) | Method for polarographic measurement of oxygen partial pressure | |
| US3791936A (en) | Method and apparatus for monitoring the total combustibles and oxygen content of a gas | |
| Vielstich et al. | Voltage-step method for the kinetic study of fast electrode reactions | |
| Etsell et al. | The determination of oxygen in gas mixtures by electromotive force measurements using solid oxide electrolytes | |
| US3871981A (en) | In-situ oxygen detector | |
| US3787308A (en) | Oxygen sensor | |
| US4073698A (en) | Method and device for the detection and measurement of carbon monoxide in the presence of hydrogen | |
| US4591414A (en) | Method of determining methane and electrochemical sensor therefor | |
| Tamamushi | The electrochemical Peltier effect observed with electrode reactions of Fe (II)/Fe (III) redox couples at a gold electrode | |
| US3442773A (en) | Electrochemical gas measuring systems | |
| Kocache | The measurement of oxygen on gas mixtures | |
| Klinedinst et al. | The determination of the standard Gibbs energy of formation of β-gallium sesquioxide from emf measurements using an yttria-doped thoria electrolyte | |
| US3138436A (en) | Apparatus for monitoring chemical reactions | |
| Hahn et al. | Thermodynamic investigation of antimony+ oxygen and bismuth+ oxygen using solidstate electrochemical techniques | |
| US3837808A (en) | Method of analyzing oxygen | |
| Borucka | Electrochemical behaviour of the CO/CO2 gas electrode in molten alkali carbonates—I. Experimental technique and thermodynamic results | |
| US3523066A (en) | Determination of combined carbon in metals | |
| CS198625B1 (en) | Measuring method of balanced partial pressures of oxygen and device for its execution | |
| US3769189A (en) | Apparatus for carbon content analysis | |
| EP0307143A2 (en) | Method for determining the concentration of a plurality of combustible gases in a stream | |
| CA1137168A (en) | Device for monitoring a component in a fluid mixture | |
| US4065371A (en) | Electrochemical carbon meter | |
| Lantelme et al. | Electrochemistry—I | |
| Goodwin | Automatic recording of carbon dioxide by conductometry |