JPH04252946A - 溶融塩中酸素分圧測定センサー - Google Patents
溶融塩中酸素分圧測定センサーInfo
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- JPH04252946A JPH04252946A JP3009384A JP938491A JPH04252946A JP H04252946 A JPH04252946 A JP H04252946A JP 3009384 A JP3009384 A JP 3009384A JP 938491 A JP938491 A JP 938491A JP H04252946 A JPH04252946 A JP H04252946A
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- molten salt
- sensor
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- Withdrawn
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶融塩中に残存している
酸素量を電気化学的に測定するためのセンサーに関する
ものである。
酸素量を電気化学的に測定するためのセンサーに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】金属材料が高温ガス環境中で、たとえば
Ｎａ２ ＳＯ４ やＮａ２ ＣＯ３ からなる溶融塩の
皮膜に覆われた場合に、高温腐食と呼ばれる著しい損傷
をうけることがある。この現象は火力発電用ボイラチュ
ーブ、ガスタービン動翼部、ごみ焼却用ボイラチューブ
等の高温燃焼部で観測されている。特に、ごみ焼却用ボ
イラーでは燃焼効率アップのために燃焼温度を従来の４
００℃から５００℃に上昇させており、従来使用されて
いた材料では高温腐食が発生する。また、最近では燃焼
効率アップを目指して操業温度が６５０℃付近に設定さ
れており、腐食環境は益々苛酷になりつつある。この高
温腐食問題は現象を再現することが困難で研究も材料を
溶融塩環境に長時間浸漬することにより重量変化を測定
するにとどまっている。しかし、新材料を開発するとい
う人類の使命においては、高温腐食がいかなる機構に従
って発生しているのかを明らかにしなければ新材料の開
発は困難である。
Ｎａ２ ＳＯ４ やＮａ２ ＣＯ３ からなる溶融塩の
皮膜に覆われた場合に、高温腐食と呼ばれる著しい損傷
をうけることがある。この現象は火力発電用ボイラチュ
ーブ、ガスタービン動翼部、ごみ焼却用ボイラチューブ
等の高温燃焼部で観測されている。特に、ごみ焼却用ボ
イラーでは燃焼効率アップのために燃焼温度を従来の４
００℃から５００℃に上昇させており、従来使用されて
いた材料では高温腐食が発生する。また、最近では燃焼
効率アップを目指して操業温度が６５０℃付近に設定さ
れており、腐食環境は益々苛酷になりつつある。この高
温腐食問題は現象を再現することが困難で研究も材料を
溶融塩環境に長時間浸漬することにより重量変化を測定
するにとどまっている。しかし、新材料を開発するとい
う人類の使命においては、高温腐食がいかなる機構に従
って発生しているのかを明らかにしなければ新材料の開
発は困難である。
【０００３】腐食機構を支配する重要因子に溶融塩中に
残存している酸素があり、環境のアルカリ度として腐食
環境の苛酷さを示す定量的指標として用いられている。 しかし、溶融塩中の酸素量を測定する確立された手段は
なく、これまではたとえば１９６２年発行のＪｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ誌，第１０９巻，第５２５ページに開示されて
いるような平衡計算から推定していた。このような計算
では理想的な系を扱うために実際の溶融塩腐食と合致し
ない点があり、実測が必要とされてきた。しかし、実測
にあたっては６００℃以上の高温溶融塩環境中で使用可
能な装置、特に酸素濃度測定装置において長時間安定し
て使用できるセンサーは化学的安定性および寿命の観点
から存在しなかった。
残存している酸素があり、環境のアルカリ度として腐食
環境の苛酷さを示す定量的指標として用いられている。 しかし、溶融塩中の酸素量を測定する確立された手段は
なく、これまではたとえば１９６２年発行のＪｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ誌，第１０９巻，第５２５ページに開示されて
いるような平衡計算から推定していた。このような計算
では理想的な系を扱うために実際の溶融塩腐食と合致し
ない点があり、実測が必要とされてきた。しかし、実測
にあたっては６００℃以上の高温溶融塩環境中で使用可
能な装置、特に酸素濃度測定装置において長時間安定し
て使用できるセンサーは化学的安定性および寿命の観点
から存在しなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
高温の溶融塩環境中での溶融塩中に残存する酸素量を電
気化学的に測定することを目的とするものである。
高温の溶融塩環境中での溶融塩中に残存する酸素量を電
気化学的に測定することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、モル％でＣａＯが９％超〜１７％、Ｙ２ Ｏ３
が１２％超〜２０％の一種または二種を含有し残部Ｚｒ
Ｏ２ からなる保護管と該保護管内に充填されたＰｔ粉
と該Ｐｔ粉中に浸漬されたＰｔ極と該保護管の外部の溶
融塩中に浸漬されたＰｔ電極とで構成され、両Ｐｔ電極
間に生じる電位差を測定するために両Ｐｔ電極が電気的
に接続されていることを特徴とする溶融塩中酸素分圧測
定センサーである。
ろは、モル％でＣａＯが９％超〜１７％、Ｙ２ Ｏ３
が１２％超〜２０％の一種または二種を含有し残部Ｚｒ
Ｏ２ からなる保護管と該保護管内に充填されたＰｔ粉
と該Ｐｔ粉中に浸漬されたＰｔ極と該保護管の外部の溶
融塩中に浸漬されたＰｔ電極とで構成され、両Ｐｔ電極
間に生じる電位差を測定するために両Ｐｔ電極が電気的
に接続されていることを特徴とする溶融塩中酸素分圧測
定センサーである。
【０００６】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。まず本発明に
かかる酸素量測定センサーの構造の概要を図１に基づき
説明する。本発明にかかる保護管１の内部に本発明にか
かるＰｔ粉２を充填し、該粉中にＰｔ線（Ｐｔ極）３を
埋め込む。該Ｐｔ極３は保護管１内でその位置が変動し
ないようにピストン８およびＯリング９によって固定さ
れ、さらにシールプラグ１０を貫通してセンサーホルダ
ー５の外部へ導かれ電気的接触を与えられる。該シール
プラグ１０はナット１１およびリング１２によって固定
され該保護管本体もその位置の変動が抑えられる。該セ
ンサーホルダー５は高温の溶融塩を収容する容器の蓋４
を介して設置されており、該電極ホルダーの本体が高温
になるのを避けるため水冷室６を有している。該水冷室
は止め金７によって固定されている。以上のように構成
された酸素センサー１５の該保護管１を高温の溶融塩中
に浸漬することによって試験用電極の電位が得られる。
かかる酸素量測定センサーの構造の概要を図１に基づき
説明する。本発明にかかる保護管１の内部に本発明にか
かるＰｔ粉２を充填し、該粉中にＰｔ線（Ｐｔ極）３を
埋め込む。該Ｐｔ極３は保護管１内でその位置が変動し
ないようにピストン８およびＯリング９によって固定さ
れ、さらにシールプラグ１０を貫通してセンサーホルダ
ー５の外部へ導かれ電気的接触を与えられる。該シール
プラグ１０はナット１１およびリング１２によって固定
され該保護管本体もその位置の変動が抑えられる。該セ
ンサーホルダー５は高温の溶融塩を収容する容器の蓋４
を介して設置されており、該電極ホルダーの本体が高温
になるのを避けるため水冷室６を有している。該水冷室
は止め金７によって固定されている。以上のように構成
された酸素センサー１５の該保護管１を高温の溶融塩中
に浸漬することによって試験用電極の電位が得られる。
【０００７】本発明の発明者らは、溶融塩中で安定性か
つ信頼性の高い酸素センサーに関して多くの実験結果に
基づいて溶融塩環境中での酸素量の電気化学な測定を可
能ならしめるセンサーを得た。本発明において電極の構
成材質を限定したのは次の理由による。ＺｒＯ２ は高
い温度領域まで化学的に安定でかつ入手しやすく取扱い
も比較的容易であるため保護管として採用した。かつＣ
ａＯを含有することによりＺｒＯ２ は溶融塩中での化
学的安定性が向上し溶融塩中の酸素がＺｒＯ２ 中を拡
散しやすくさせる。６００℃以上の溶融塩中ではＣａＯ
はモル％で９％を超えて添加しないとその効果が現れず
１７モル％を超えて添加してもその効果は変わらない。
つ信頼性の高い酸素センサーに関して多くの実験結果に
基づいて溶融塩環境中での酸素量の電気化学な測定を可
能ならしめるセンサーを得た。本発明において電極の構
成材質を限定したのは次の理由による。ＺｒＯ２ は高
い温度領域まで化学的に安定でかつ入手しやすく取扱い
も比較的容易であるため保護管として採用した。かつＣ
ａＯを含有することによりＺｒＯ２ は溶融塩中での化
学的安定性が向上し溶融塩中の酸素がＺｒＯ２ 中を拡
散しやすくさせる。６００℃以上の溶融塩中ではＣａＯ
はモル％で９％を超えて添加しないとその効果が現れず
１７モル％を超えて添加してもその効果は変わらない。
【０００８】Ｙ２ Ｏ３ は溶融塩中で化学的に安定で
かつＺｒＯ２ を安定化させる効果がある。６００℃以
上の溶融塩中ではモル％で１２％を超えて添加しないと
その効果が現れず２０モル％を超えて添加してもその効
果は変わらない。Ｙ２ Ｏ３ はＺｒＯ２ の安定化に
対してＣａＯと組み合わせればその効果はきわめて大で
ある。
かつＺｒＯ２ を安定化させる効果がある。６００℃以
上の溶融塩中ではモル％で１２％を超えて添加しないと
その効果が現れず２０モル％を超えて添加してもその効
果は変わらない。Ｙ２ Ｏ３ はＺｒＯ２ の安定化に
対してＣａＯと組み合わせればその効果はきわめて大で
ある。
【０００９】
【実施例】表１に示す本発明の組成を有する保護管を用
いて酸素センサーを製作し、図２に示すように該センサ
ー１５と溶融塩中に浸漬したＰｔ線１４とで測定回路を
構成し、６５０℃のＮａ２ ＳＯ４ 溶融塩中に浸漬し
、３３６時間にわたっての電位差計１６によって電位測
定を実施した。得られた電位値から次の数１で示される
Ｎｅｒｎｓｔの式を用いて溶融塩中の酸素量に変換した
。
いて酸素センサーを製作し、図２に示すように該センサ
ー１５と溶融塩中に浸漬したＰｔ線１４とで測定回路を
構成し、６５０℃のＮａ２ ＳＯ４ 溶融塩中に浸漬し
、３３６時間にわたっての電位差計１６によって電位測
定を実施した。得られた電位値から次の数１で示される
Ｎｅｒｎｓｔの式を用いて溶融塩中の酸素量に変換した
。
【００１０】
【数１】
【００１１】図３はその酸素量測定結果を示す図の一例
で、測定開始３分後から定常値を示し長時間にわたって
安定な酸素量を示した。表１に示す組成の保護管を備え
たセンサーによる測定結果はすべて図３に示す電位変化
と同様の安定な酸素量を示した。
で、測定開始３分後から定常値を示し長時間にわたって
安定な酸素量を示した。表１に示す組成の保護管を備え
たセンサーによる測定結果はすべて図３に示す電位変化
と同様の安定な酸素量を示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【発明の効果】本発明は溶融塩環境中での溶存酸素量を
電気化学的に測定するセンサーを提供し、溶融塩中の酸
素量に基づく電位が長期間にわたって測定可能となり、
溶融塩環境中での腐食機構を解明でき、新材料の開発に
寄与するところ大である。
電気化学的に測定するセンサーを提供し、溶融塩中の酸
素量に基づく電位が長期間にわたって測定可能となり、
溶融塩環境中での腐食機構を解明でき、新材料の開発に
寄与するところ大である。
【図１】酸素センサーの構造を示す断面図である。
【図２】電位測定の回路図である。
【図３】測定された酸素量の時間変化を示す図である。
１ 保護管
２ Ｐｔ粉
３ Ｐｔ電極
４ 容器蓋板
５ センサーホルダー
６ 水冷室
７ 止め金
８ ピストン
９ Ｏリング
１０ シールプラグ
１１ ナット
１２ リング
１３ 被覆材
１４ Ｐｔ線
１５ 酸素センサー
１６ 電位差計
Claims (1)
- 【請求項１】 モル％でＣａＯが９％超〜１７％、Ｙ
２ Ｏ３ が１２％超〜２０％の一種または二種を含有
し残部ＺｒＯ２ からなる保護管と該保護管内に充填さ
れたＰｔ粉と該Ｐｔ粉中に浸漬されたＰｔ極と該保護管
の外部の溶融塩中に浸漬されたＰｔ電極とで構成され、
両Ｐｔ電極間に生じる電位差を測定するために両Ｐｔ電
極が電気的に接続されていることを特徴とする溶融塩中
酸素分圧測定センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3009384A JPH04252946A (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 溶融塩中酸素分圧測定センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3009384A JPH04252946A (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 溶融塩中酸素分圧測定センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04252946A true JPH04252946A (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=11718957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3009384A Withdrawn JPH04252946A (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 溶融塩中酸素分圧測定センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04252946A (ja) |
-
1991
- 1991-01-29 JP JP3009384A patent/JPH04252946A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |