DE1523035A1

DE1523035A1 - Vorrichtung zum Nachweis von Sauerstoff oder zur Messung der Sauerstoffkonzentration in anderen Gasen

Info

Publication number: DE1523035A1
Application number: DE19641523035
Authority: DE
Inventors: Cornelis Bokhoven; Hanssen Wilhelm Jacobus
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1963-10-22
Filing date: 1964-10-19
Publication date: 1969-06-19
Also published as: BE654698A; US3398358A; GB1064209A

Description

Dr.F.Zumstefn - Or. S Assmann

STAMICARBON N.V., HEERLEN (die Niederlande)

Vorrichtung zum Nachweis von Sauerstoff oder zur Messung der Sauerstoffkonzentration in anderen Gasen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Nachweis von Sauerstoff oder zur Messung der Sauerstoffkonzentration in anderen Gasen, versehen mit einer galvanischen Zelle, der das zu prüfende Gas zugeleitet wird, wobei Sauerstoff aus diesem Gas an der nur zum Teile in den Elektrolyt eingetauchten Kathode unter Erzeugung eines elektrischen Stromes, dessen Stromstärke eine Funktion der Sauerstoffkonzentration im Gas ist, reduziert wird, welche Kathode besteht aus einem nicht-porösen Metall, das nicht vom Elektrolyt angegriffen wird, während die Anode aus einem unedlen Metall besteht, das bei Anwesenheit von Sauerstoff leicht vom Elektrolyt ™ angegriffen wird.

Die Empfindlichkeit einer solchen Vorrichtung kann so gross sein,

3 dass bei einer Strömungsgeschwindigkeit des zu prüfenden Gases von 50 cm in der Minute eine Sauerstoffkonzentration von 1 Teil auf 1 Million Teile Gas als eine Stromstärke von etwa 3 Mikroampere angezeigt wird. Der angewandte Galvanometer kann Stromschwankungen von 1 Mikroampere noch anzeigen. Der Messbereich entspricht einer Konzentration von etwa 0 bis 30 Teilen Sauerstoff auf 1 Million Teile Gas.

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Bei höheren Konzentrationen verringert sich die Empfindlichkeit und verschwindet fast völlig bei einer Konzentration von 1000 Teilen auf 1 Million Teile Gas.

Die Erfindung bezweckt unter anderm die Vergrösserung des Messbereiches der Vorrichtung auf etwa 5000 Teile auf 1 Million Teile Gas. Dies wurde durch eine Kombination von Massnahmen erreicht, welche dahingehen, dass der gesamte Durchlass der Eintrittsöffnung(en) des Gases in die Zelle wesentlicher kleiner ist als der der Austrittsöffnung(en), wobei der Gasraum in der Zelle, die Abstände zwischen der (den) Ein- und Austrittsöffnung(en) und die Abstände zwischen den Öffnungen und der Kathode in bezug auf einander so gewählt wurden, dass das zu prüfende Gas teilweise die Zelle verlässt ohne die Kathode berührt zu haben.

Nicht sämtlicher Sauerstoff wird also reduziert, was kein Bedenken darstellt, weil die Empfindlichkeit gross genug ist.

Bei Messungen höherer Konzentrationen mit Hilfe des bekannten Meters musste der zu prüfende Gasstrom verdünnt werden, wobei an die Ganauigkeit des Verdünnungsgrads hohe Anforderungen gestellt werden mussten.

Mit Rücksicht auf u.a. Temperaturempfindlichkeit ist es erwünscht, mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten zu arbeiten. Ein Nachteil dieser ψ niedrigen Geschwindigkeiten ist jedoch für bekannte Vorrichtungen das die Strömungsgeschwindigkeit des Gases konstant gehalten werden muss. Die neue Vorrichtung dahingegen ist verhältnismässig unempfindlich für Änderungen in der Gasgeschwindigkeit, weil sich diese Änderungen an der Kathode nur geringfügig auswirken. Zwischen 4 und 10 l/h ist die Empfindlichkeit beim nachfolgenden AusfUhrungsbeispiel sogar ganz unabhängig von der Gasgeschwindigkeit.

Die Erfindung wird an Hand dieses AusfUhrungsbeispiels (Siehe auch Zeichnung) näher erläutert.

Ein Gefäss 1 (Fig. 1) ist zur Konstanthaltung der Temperatur des

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Gefässes mit einem Kühlmantel 2 mit einem Zufuhr- und Abfuhrzweigrohr 3 und 4 versehen. Im Gefäss 1 steckt ein Halter 5 für eine Anode 6 und einen Stromleiter 7. Der Halter ist mit grossen Öffnungen 8 versehen. Im Halter steckt ein Stopfen 9, in dem ein Halter 10 für eine Kathode 11 befestigt ist. Der Halter 10 dient zugleich zur Zuführung des zu prüfenden Gases, das durch ein Zweigrohr 12 und einen Hahn 13 herangeführt wird und durch vier kleine Öffnungen 14 aus dem Halter 10 in den Raum über dem Elektrolyt 15 hineintritt.

Das Gas verlässt den Raum durch den Stopfen 9, den Hahn 13 und

ein Zweigrohr 16. Mit 17 wird ein mit der Kathode 11 verbundener Stromleiter

bezeichnet. Die Kathode besteht z.B. aus Silbergewebe mit 190 Maschen/cm .

Das Gas, das durch die kleinen Offnungen 14 in die Zelle eintritt, strömt hier gleichsam frei hinaus, weil der Abfuhrweg überall einen weitaus grösseren Durchlass hat. Nur ein Teil des Gases und also auch des Sauerstoffes erreicht die Kathode 11. Eine Änderung der Gasgeschwindigkeit im Halter 10 hat wenig oder gar keinen Einfluss auf das Messergebnis, weil die Gasmenge, welche die Kathode passiert, relativ konstant bleibt. Es wird nämlich bei einer Änderung der Gasgeschwindigkeit im Halter 10 im wesentlichen nur mehr oder weniger Gas, das die Kathode nicht erreicht, sofort abgeführt. Nur etwa i 5 % der zugeführten Sauerstoffmenge werden reduziert. Durch die Diffusion der zugefUhrten Gasmenge in dem in der Zelle vorhandenen Gas ist die Beziehung zwischen der Konzentration und der gemessenen Stromstärke bis zu etwa 250 Teilen Sauerstoff auf 1 Million Teile Gas (ppm) völlig linear (siehe Fig. 2), was ein sehr wichtiger Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist. Fig. 3 zeigt für verschiedene Sauerstoffkonzentrationen, dass das Gerät nahezu zugleich anspricht und dass nach 3.Minuten etwa 90 % der endgültigen Stromstärke erreicht worden sind, was trotz der Anwendung einer Diffusionszelle keine Verschlechterung gegenüber der bekannten Apparatur bedeutet.

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Claims

PATENTANSPRUCH ΛΓ « n η ο Γ

1. Vorrichtung zum Nachweis von Sauerstoff oder zur Messung der Sauerstoffkonzentration in anderen Gasen, versehen mit einer galvanischen Zelle, der das zu prüfende Gas zugeleitet wird, wobei Sauerstoff aus diesem Gas an der nur zum Teile in den Elektrolyt eingetauchten Kathode unter Erzeugung eines elektrischen Stromes, dessen Stromstärke eine Funktion der Sauerstoffkonzentration im Gas darstellt, reduziert wird, welche Kathode aus einem nicht-porösen Metall besteht, dass nicht vom Elektrolyt angegriffen wird, während die Anode aus einem unedlen Metall besteht, das bei Anwesenheit von Sauerstoff leicht vom Elektrolyt angegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Durchlass der Zufuhröffung(en) für das Gas in die Zelle wesentlich kleiner ist als der der Abfuhröffnung(en), wobei der Gasraum in der Zelle, die Abstände zwischen der (den) Zufuhr- und Abfuhröffnung(en) und die Abstände zwischen den Öffnungen und der Kathode in bezug auf einander so gewählt sind, dass das zu prüfende Gas teilweise die Zelle verlässt ohne die Kathode berührt zu haben.

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