DE2240350A1

DE2240350A1 - Gas analysis for arbon monoxide - using electrode of metal sulphide and carbon for conversion to carbon dioxide

Info

Publication number: DE2240350A1
Application number: DE19722240350
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Phil Boehm; Jochen Heffler; Franz Arthur Prof Dr Ing Pohl
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-08-17
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1974-03-21
Also published as: DE2240350B2; DE2240350C3

Abstract

A device for determining the CO content of gases comprises an electro-chemical measuring cell having an anode made of MOS2/C or WS2/C mixt., together with an electrolyte and a reference electrode. The measuring cell is easy to construct and extremely accurate in use.

Description

Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenmonoxidgehaltes in Gasen und Gasgemischen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenmonoxidgehaltes in Gasen und Gasgemischen.Device for determining the carbon monoxide content in gases and Gas mixtures The invention relates to a device for determining the Carbon monoxide content in gases and gas mixtures.

Bei vielen Prozessen und Verfahren ist Kohlenmonoxid eines der Reaktionsprodukte (Autoabgase, Verbrennungs -prozesse, chemische Umsetzungen usw). Aufgrund der Giftigkeit des Kohlenmonoxids ist rqan bemüht, den Lnteil dieses Stoffes in der Luft bzw. in den emittierten Gasgemischen möglichst niedrig zu halten. Dazu ist es notwendig, den Gehalt an Kohlenmonoxid zu kennen.In many processes and procedures, carbon monoxide is one of the reaction products (Car exhaust fumes, combustion processes, chemical reactions, etc.). Because of the toxicity of carbon monoxide strives to keep the proportion of this substance in the air or in the emitted To keep gas mixtures as low as possible. In addition it is necessary to know the content of carbon monoxide.

Zur Bestimmung von Kohlenmonoxid sind Infrarot-Gasanalysatoren bekannt, bei denen die trahlungsabsorption der Gase im infraroten Spektrabereich gemessen wird (Listenblatt 1OCG 4.3 199/10.71/K der Fa. Hartmann & Braun). Die bekannte Einrichtung benötigt einen beträchtlichen technischen Aufwand und ist durch ihre relativ großen Abmessungen und ihr Gewicht praktisch an einen Ort gebunden.Infrared gas analyzers are known for the determination of carbon monoxide, in which the radiation absorption of the gases is measured in the infrared spectrum (List sheet 1OCG 4.3 199 / 10.71 / K from Hartmann & Braun). The well-known Establishment requires a considerable technical effort and is through their relatively large dimensions and their weight practically tied to one place.

Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenmonoxidgehaltes zu schaffen, deren technischer aufwand gering ist, die auch von nicht besonders geschultes Personal ohne Pehler bedient werden kann, und die als tragbare, leichte Einrichtung an beliebigen Orten einsetzbar ist.The invention is based on the object of a device for determining to create the carbon monoxide content, the technical effort is low, the can also be operated by unskilled personnel without flaws, and which can be used as a portable, lightweight device in any location.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemak dadurch gelöst, daß eine elektrochemische Meßzelle mit einer Anode verwendet ist, die aus einem Iioolybdändisulfid/Kohle oder Wolframdisulfid/Kohle-Gemisch, einem Elektrolyten und einer Gegen- und Bezugselektrode besteht.This object is achieved according to the invention in that an electrochemical Measuring cell with an anode is used, which consists of a Iioolybdenum disulfide / carbon or Tungsten disulphide / carbon mixture, an electrolyte and a counter and reference electrode consists.

Zweckdienliche J,'eiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Appropriate formations of the subject matter of the invention are to be found in the subclaims.

Es ist bekannt, Molydändisulfid und Wolframdisulfid als Katalysatoren für Brennstoffzellen zu verwenden (DT-OS 1 905 056). Auch die Herstellung dieser Materialien ist bekannt (Journ. Energy Conversion, 10, 1970, 3, S. 119-122).It is known to use molybdenum disulfide and tungsten disulfide as catalysts to be used for fuel cells (DT-OS 1 905 056). Also the manufacture of this Materials is known (Journ. Energy Conversion, 10, 1970, 3, pp. 119-122).

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnug schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated schematically below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

In einer Meßzelle 1 mit einem spuren Elektrolyten 2 wird eine MoiD2- oder WS2/Kohle-Elektrode 3 als Anode potentiostatisch belastet. wender Meßelektrode 3 streicht das Meßgas 4 entlang. SlJei tritt eine Umsetzung des Kohlenmonoxide zu Kohlendioxid ein. Der auftretende elektrische Strom ist ein direktes Maß für die Konzentration des Kohlenmonoxid im Meßgas 4 und wird von der Klemme 5 abgenommen. Eine große, nicht polarisierbare Elektrode 6 dient als Gegen- und Bezugselektrode, an der das Vergleichsgas 7 entlang- streicht.In a measuring cell 1 with a trace of electrolyte 2, a MoiD2- or WS2 / carbon electrode 3 has a potentiostatic load as the anode. turning measuring electrode 3 sweeps the measuring gas 4 along. A conversion of the carbon monoxide occurs Carbon dioxide. The occurring electrical current is a direct measure of the Concentration of carbon monoxide in measuring gas 4 and is taken from terminal 5. A large, non-polarizable electrode 6 serves as a counter and reference electrode, along which the reference gas 7 sweeps.

Die elektrochemische Realçtion ist so empfindlich, daß ein CO-Gehalt im ppm-Rereich noch mit guter Genauigkeit bestimmt werden kann.The electrochemical realization is so sensitive that a CO content can still be determined with good accuracy in the ppm range.

Sind im Meßgas 4 Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Stickoxide enthalten, so werden auch diese Stoffe von der MoS2- oder NS2- Elektrode 3 elektrochemisch umgesetzt. Damit würden sich jedoch Meßfehler ergeben. Um diese Störungen auszuschalten, können geeignete chemische Filter und eine elektrochemische Differenzmessung verwendet werden.There are 4 oxygen, hydrogen, sulfur dioxide, hydrogen sulfide in the measuring gas and nitrogen oxides, these substances are also removed from the MoS2 or NS2 electrode 3 converted electrochemically. However, this would result in measurement errors. Around Suitable chemical filters and an electrochemical filter can be used to eliminate interference Differential measurement can be used.

Zu diesem Zweck werden vor der Meßzelle 1 Gase mit saurem bzw. alkalischem Charakter durch Absorption in alkalischen bzw. sauren Füllungen von Filtertürmen entfernt.For this purpose, in front of the measuring cell 1 gases with acidic or alkaline Character through absorption in alkaline or acidic fillings of filter towers removed.

In die Meßzelle 1 gelangt dann hauptsçchlich ein Gemisch aus Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenmonoxid. Da die Elektrode 3 jedoch auch für Sauerstoff aktiv ist, wird eine elektrochemische Differenzschaltung angewandt. Ilierfür hat die Meßzelle 1 auf der Meß.gasseite eine weitere Meßelektrode 8 mit einem Anschluß 9. Diese Elektrode 8 kann beispielsweise aus reiner Aktivkohle bestehen. Die Elektrode 8 kann aber auch eine MoS2- oder XS2-Elektrode sein, deren elektrochemische Aktivität gegenüber der der Elektrode 3 unterschiedlich ist. Die Elektrode 8 wird derart ausgebildet, daß sie für eine CO-Oxydation nicht aktiv ist. Beide Meßelektroden zeigen aber wegen ihres hohen Kohleanteiles gegenüber Sauerstoff gleiche elektrokatalytische Aktivität.Mainly a mixture of nitrogen then enters the measuring cell 1, Oxygen and carbon monoxide. However, since the electrode 3 is also active for oxygen a differential electrochemical circuit is used. Ilierfür has the measuring cell 1 on the measuring gas side another measuring electrode 8 with a connection 9. This electrode 8 can for example consist of pure activated carbon. The electrode 8 can, however also be a MoS2 or XS2 electrode, their electrochemical activity against that of the electrode 3 is different. The electrode 8 is formed in such a way that that it is not active for CO oxidation. Both measuring electrodes show because of their high carbon content has the same electrocatalytic activity compared to oxygen.

Die Differenz der bei beiden Meßelektroden 3, 8 an den Klemmen 5, 9 von einer Meßelektronik 12 gemessenen Ströme entspricht dem CO-Gehalt des zu untersuchenden Gasgemisches 4.The difference between the two measuring electrodes 3, 8 at terminals 5, 9 currents measured by measuring electronics 12 correspond to the CO content of the one to be examined Gas mixture 4.

Die unterschiedliche Aktivität der sulfidischen Meßelektroden 3, 8 kann durch eine verschiedenartige Präparation erreicht werden. Wird der Katalysator adsorptiv auf die Kohle aufgezogen, dann ist dieser CO-aktiv. Behandelt man dagegen das MoS2- bzw. WS2-Pulver bei höheren Temperaturen (700-800PC) unter Inertgas und mischt dieses dann der Kohle lediglich mechanisch bei, so ist bei einer Meßelektrode mit einem solchen Material praktisch keine CO-Aktivität feststellbar. Die Meßelektrode 3 wird also nach dem ersten Verfahren und die Meßelektrode 8 nach dem zweiten Verfahren hergestellt. Die Differenzschaltung beider ermöglicht eine selektive Bestimmung des Kohlenmonoxid.The different activity of the sulfidic measuring electrodes 3, 8 can be achieved through various types of preparation. Becomes the catalyst adsorptively absorbed onto the charcoal, then this is CO-active. Treated against it the MoS2 or WS2 powder at higher temperatures (700-800PC) under inert gas and if this then only mixes mechanically with the carbon, this is the case with a measuring electrode with such a material practically no CO activity can be determined. The measuring electrode 3 is thus according to the first method and the measuring electrode 8 according to the second method manufactured. The differential connection of the two enables a selective determination of carbon monoxide.

Ist im zu untersuchenden Gasgemisch 4 Wasserstoff enthalten, so wird die-ser von den beiden MoS2- bzw. WS2-Elektroden 3, 8 unterschiedlicher Aktivität ähnlich wie Kohlenmonoxid umgesetzt. asserstoff, der die der Meßzelle 1 vorgeschalteten chemischen Filter ebenfalls passiert, ist als weitere Komponente neben Kohlenmonoxid, Sauerstoff und Stickstoff in dem der Meßzelle zugeführten Meßgas 4 enthalten. Dieser Wasserstoff wird mittels einer weiteren Meßelektrode 10 mit Anschluß 11 bestimmt, die H2-selektiv ist. Diese Elektrode 10 besteht zweckmäßig aus Wolframcarbid und an ihr wird der Wasserstoff zu Wasser umgesetzt.If the gas mixture to be examined contains 4 hydrogen, then these from the two MoS2 or WS2 electrodes 3, 8 of different activity implemented similarly to carbon monoxide. hydrogen that precedes the measuring cell 1 chemical filter also happens, is another component in addition to carbon monoxide, Oxygen and nitrogen in that supplied to the measuring cell Measuring gas 4 included. This hydrogen is by means of a further measuring electrode 10 with Terminal 11 determines which is H2 selective. This electrode 10 is expedient made of tungsten carbide and on it the hydrogen is converted into water.

Durch Kombination des sich an der Klemme 11 dieser Meßzelle lo ergebenden Stromwertes mit den an den sulfidischen Meßelektroden 3, 8 erhaltenen Stromwerten ist eine Gasanalyse mit Bestimmung der drei Komponenten Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff erreicht.By combining the result at terminal 11 of this measuring cell lo Current value with the current values obtained at the sulfidic measuring electrodes 3, 8 is a gas analysis with determination of the three components carbon and hydrogen and reached oxygen.

Patentansprüche Claims

Claims

Claims 1. Device for determining the carbon monoxide content in gases and gas mixtures, characterized in that an electrochemical measuring cell with an anode (3) is used, which is made of a molybdenum disulfide / Eohle or Wolframd isulphide / carbon mixture, an electrolyte (2) and a counter and reference electrode (6) exists.

2. Linrichtung according to claim 1, characterized in that the measuring electrode (3) Another measuring electrode (8) is assigned, which is made of activated carbon or XoS2 / carbon or WS2 / carbon with opposite the measuring electrode (3) different there is electrochemical activity and a differential circuit with the first measuring electrode forms.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that to determine any hydrogen present in the gas to be examined a further measuring electrode (10) is provided as a catalytically active material Contains tungsten carbide.