JPS5918448A - ガルバニ電池式酸素濃度計 - Google Patents

ガルバニ電池式酸素濃度計

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JPS5918448A
JPS5918448A JP57127899A JP12789982A JPS5918448A JP S5918448 A JPS5918448 A JP S5918448A JP 57127899 A JP57127899 A JP 57127899A JP 12789982 A JP12789982 A JP 12789982A JP S5918448 A JPS5918448 A JP S5918448A
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butyric acid
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Hisashi Kudo
工藤 寿士
Ikuo Tanigawa
谷川 郁夫
Yuko Fujita
藤田 雄耕
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Japan Storage Battery Co Ltd
Nihon Denchi KK
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Japan Storage Battery Co Ltd
Nihon Denchi KK
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/404Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガルバニ!池式酸累濃度計の改良に係り、その
目的とするところは、検知気体中に含iすれる炭酸ガス
の影響を受けず、かつ寿命の長い酸素m度肝を提供せん
とするにある。
ガルバニを池式酸素濃度計は一般に手軽で安価であり、
かつ常温で作動するので広い分野で利用されている。そ
の原理は酸素の!気化学的娼元に有効な金属からなる1
崗と、沿からなる慎廓と電解液とL記正崗への酸素の透
過を制限する1こめの隔膜とから構成される酸素−鉛W
LI′IIIの正−と負醜との間に一足の抵抗を接続し
Tコとき、そこに流れるt流と酸素1111fとの間に
直線性があることを利用しrこものである。
従来のガルバニ電池式l![累濃度針には2つの欠点が
ある。1つは郡命が6ケ月〜lOケ月とJI常に短かい
こと、、他の1つは比較的I%m1lfの炭m−tzス
を含む検知気体中では使用出来ない小あるいIJ晩端に
寿命が短か< /rることである。
かかる欠点は、従来の酸素濃度計が水酸化カリウムある
いは水酸化ナトリウムの如きアルカリ電解液を用いてい
ることに出来する。
以下この点について説明する。
ガルバニ電池式酸素濃度計にアルカリ電解液を用いTこ
場合、 正m7’t、t  O!+2fl*0−1−4e−−+
 4(JI[−・ll・・・++’ll (11負画”
C’ハ2Pb+4C)1142PbO+2に12U+4
e、−−−=−・(2)なる反応が起る。負廓反応生成
物であるPb(Jは、′Iイ解散中tr36解して、鉛
鴎の表面は常に中断さtする。ところが電解液がPbO
で飽和されると、負廓表面は不働態化さ11、負崗の過
1[Lfが増大する1こめに、上山と負崗との闇に流れ
る電流が変化I7、酸素I!#度とンに流との一定の関
係が崩れ、酸素濃度別の寿命が尽きる。
アルカリ電解液をn」いfこ従来の醒累#度肝の寿命が
短かかつTコのは、負自生成物であるPbOのア+l力
IJ水Fi故に対する俗解度が1こかだかO1モル/l
捏度と小さかつfこからに他ならl(い。
−万、検知気体中に比較的多量の炭酸ガスが含まれてい
るときには、負晦では前述の(2)式のようにPbOが
生成する代りに、不溶性の炭酸鉛(pH0Ua)ある°
いは塩基性炭酸鉛(Pbzα)s (OHn)  が生
成して負階の過を圧が著しく増大する1こめに、#木製
IWの測定ができζ【くなる。
このようなアルカリ電解液をnlいる従来の#度肝に対
し、本発明は酪酸を上体とする酸性!解散を用いること
により、長与命でしかも炭酸がスの影響を受け4fいガ
ルバニ電池式酸素濃IW計を提供せんとするものである
かかる痛度肝の電解液に必要とされる条件は、反応生成
物でbる酸化鉛のm解i(か大きいこと、酸性で多)る
こと、更にJF嘲からの水素発生がr爪いことである。
これらの条件を満足する!酢液として、本願出願苔等は
N−酪酸とアルカリ金属もしくはアンモニアの何機酸塩
と鉛化合物との混合水M欣を発見しfこ。
ここで云うアルカリ金属とは、カリウム、ナト1リウム
及びリチウムであり、有機酸とは、ギ酸。
酢酸、プロピオン酸、酪酸、ンユウ酸、マロン酸。
マレイン#、コハク酸、グルタルlli’、 クエン酸
グルタミン酸、酒石酸、安息香酸、サルチル酸の如よそ
のアルカリ金141+ L <はアンモニア塩が水憂ζ
町n性の酸であり、■化合物とはL記付機酸の鉛塩ある
いは酸化鉛である。
まfコ、自機酸*+、11捕類に限定する必要1はζc
く、複数個便用してもよい。なお、iso −酪酸は水
への溶解邸が小さく使えない。
以t1 この見合へ俗故について説明する。
ガルバニ?[池式酸素濃度計に酸性電解液を用いfこ場
合、 正−では O2−1−41N4−4e→2 ji 20
     ・・−・・+81負胤では 2 Pb +2
H20→2 PbO+4H”+4 e  ・・・・(4
Jなる反応が起こり、負竜ではアルカリ電解7!(の場
合と同様酸化鉛(Pb(勾が生成する。
酸化鉛のN−酪酸水浴液に対するM解度は、l。
モル/lであり、アルカリ電解液に対するそれの10倍
である。換言すれば、N−酪酸を電解液とする濃度計は
、従来のそれの10倍の寿命を何する。
次に正賜からの水素発生について考えでみると、1fl
a+の水累発生平#′Iご位は欠の(5)式で与えられ
る。
ここで、E■ ・・・・・ 25°Cにおける水素発生
平衡電位P■2 ・・水素の分圧 pli ・・・ 電解液のp鴨 つまり、(5)式において、pHが小さくなtlばなろ
 5− はど、正−の水素発生平衡電位が園になり、それtごは
jE Imから水素が発生しゃす<4cる。N−酪酸水
m液のようにPl が小さい電解液の場合には、殊に低
噴素+lI Ifでは工商の電位がかなり卑になるので
水素が発生しやすくなる。
逆にPl1が大きくなれば、1賜の水素発生sIl衡電
位はキになり、水素が発生(−にくくなる。
そこでN−酪酸(pH2〜3月と弱酸と強塩基とからな
る塩、即ち前記の有機酸のアルカリ金属も12<はアン
モニア塩を加えていくと解散のpHは大きくなる。ここ
でm欣の・p5が7よりも大きくなってアルカリ側に移
行してしfうと、炭酸taXの影響を受(するtうにな
るので、Pl1 は7μ下好ましくは4〜65の範囲に
押さえるようにすることか肝要である。しかし溶成のI
P苧を上記範囲に押さえ1こだけでは、まだ水素発生の
危険が残る。
一方、幻の平衡電位は次式のように表わされE pb/
pb什= −0,867+0.0296iog臼+b”
 〕(VvlIHOE )−(6)ここで ” ”p 
b’+・・・・・・ 26゛cにおける鉛の平衡社(p
b” 〕−−@解欣中の給イ4ノの油量鉛イオノの添加
瀘が多ければ多いほど、鉛醜の電位、換Hすれば正電の
電位がより責になることかわかる。
即ち、鉛の平向電位か水素発生平衡電位よりも責になる
土で、上述の解1合m欣に沿イオンを添加]2てやれば
水素は発生しlt くなる。沿イすノは酸化鉛も1.<
は有機酸塩の形で添加すればよいが、その添加噴は水素
発生を回避できる最少限の朧に−,1−べきである。多
すぎると反応生成物である酸化鉛の溶解IWが減少して
寿命が短かくなる。
かくして得らf’L 1ニ一混合電解液、例えば3モル
/11N−酪酸と4モル/e酪酸カリウムとO1モル/
l酸化沿との混合水@液のPIT′は62.水素発生平
衡電位1.t−0,61V(vs 80E)、 gB(
y>平衡’M 位1.t −0,60V(vs SOF
、)  、!: ナル。
このn合m液中では、鉛の平向電位の万が水素発生平衡
電位よりも責になるので、正電から水素が発生すること
はない。まfこm#Iは酸性であるから炭酸ガスの影響
を受けることもなく、更にM液にはPhOの浴解度が大
きい酢酸を用いるので寿命も長<4Cる。
以り本発明にか−るガルバニ電池式N/素濃度J1の電
解液について述へ1こが、更に本4色明を説明するTコ
め、以下一実施例を図面に沿って詳述する。
@1因は本発明の−・実権例にかかるガルバニ電池式酸
素S開削の断面構造略図を示17、図に於て(1)はI
E廓でなる1■径5#lIの白金板、(21は負−とな
る鉛、(3)は電解液となる8モル/IN−酪酸と4モ
ル/a酪酸カリウムと01モル/l#化鉛との混合水@
液、14)は四弗化エチレノー工チレンコポリマーから
なる厚さ20μの隔膜、(5)は前記隔膜(4)をホリ
塙化ビニル制脂製のホルダー(6)に固定するfコめの
0−リング、(7)は1TEtQfllと負崗(2)と
の間に介在する抵抗である。
検知気体中の酸素が隔膜(4)を透過して、l−E 醜
+11の表面に達すると、正画では前述の(8)式に従
う反応が起こり、透過して米T、:酸素の域に対応する
電流が正画(11から負−(2)へ原石る。
それ故、抵抗(71の両端の電圧を測定することにより
、酸素の透過度、換言すれば酸素it!Iffをヵする
ことができる。
次に本発明にかかる混合電解液の効果を確かめるTこめ
、上述し1こものと同型の酸素濃tW計4つを準1@シ
、従来の4モル/g水酸化カリウム水浴液2ccを電解
液とするものφl、(81と本発明にか−る3モルフI
N−酪酸と4モル/e酪酸カリウムと01モル/e酸化
沿との混合水m液2ccを電解液とするもの(Ql(]
)lの2種類の酸素濃度計を製作し、四及び0)は空気
中でFBI伎び(1))は21%酸素、10%炭酸ガス
、69%窒素の混合ガス中で寿命試験し1こところ、第
2図に示す様な結東が得られfコ。第2図から、従来の
水酸化カリウム水浴故を電解液とする酸素濃度計は空気
中でも6ケ月の寿命(A)シかなく炭酸ガスが10%含
まれる場合には2ケ月弱の寿命FB+しかないのに比べ
て、本発明にか−る混合水m液を電解液とする酸素濃度
計A、t+)+は炭酸ガスの有無に係りなく、長寿命を
■することがわかる。
以j二詳述しfコ如く、本発明は長寿命でしかも炭酸ガ
スの影響を受けないガルバニを池式酸素濃度計を提供す
るものであり、その工業的価値龜めて 9 − 大である。
なお、電解液はゲル化して用いてもよい。まfこ本発明
にかかる酸素auiutはM存酸累濃Ifを測)でする
際にも適用できる0
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例にかかるガルバニ電池式酸素濃
1y計の断面構造略図を示し、第2図は、従来品と不発
明品との寿命試験結果の比較をボす。 1・・・・・上動、  2・・・・・・負崗、 8・・
・・・・電解液。 4・・・・・・隔膜、  5・・・・・O−リング。 6・・・・ホルダーI   7・・面抵抗。 A、H・・・・・・従来品、   O,D・・・・・本
発明品。  10− 方 1 菌 7 方Z 図 時   M    (M) −「糸売ネrli−汗−出(自発) 1寺r1庁艮官 殿 1、事(!1の表示 l’1和F)71目Ij5’1m第127 B 99r
32、発明の名称 号ルバー電(也式酸索濶度t) 代人省  那 須 11.ム11 5、訂正の対象 明細J1の[特i’Hi’l求の範囲」及[発明の詳細
な説明1の欄6、補IIの内容 (1〉明細書の狛へ′[請求の範囲を下記の通り補正(
する3゜ 「酸系を)!元するI−で・活↑11の高い金属もしく
は金属酸化物からなる正極と、鉛からなる負極と、電解
液と、酸素透過v1隔1!9どから主として椙成される
ガルバニ電池式酸系淵ta目【J於て、前記電解液どし
て、!1 二IIIIQど鉛化合物ど更にギ酸、酢酸。 10ピAン酸、酪酸1./1ツイン酸、グルタミン酸(
2どの右機耐のアルノノリ金属塩あるいはアンモニウム
塩どの混合水溶液を用いてなることを特徴とするガルバ
ニ電池式酸木濶l哀ム1゜」(2)明細出画4頁第8t
j、同第5頁第9行及第11?、、同第 6真菌 21
i及第 8行、同第 7頁第12行同第8頁第8行、同
第9頁第6行にそれぞれ1N−酪酸」どあるのをづべて
「n−酪酸」に訂正する。 以上 ・−2〒 =1−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. @素を還元するLで活性の高い金属もしは金属酸化物か
    らなる1崗と、鉛からなる負鑞と5電解液と酸素透過性
    隔膜とから主として構成されるガルバニ電池式酸素濃度
    計に於て、前記電解液としてN−酪酸と鉛化合物と更に
    ギ酸、酢酸、プロピオン酸、 酪酸、マレイン酸、グル
    タミン酸などの葡機酸のアルカリ金属塩あるいはアンモ
    ニウム塩との混合水浴液を由いてなることを特徴とする
    ガルバニ電池式酸累SV計。
JP57127899A 1982-07-21 1982-07-21 ガルバニ電池式酸素濃度計 Granted JPS5918448A (ja)

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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
THE CHEMICAL ENGINEER=1972 *

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JPH032260B2 (ja) 1991-01-14

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