NO833886L - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING HYDROGEN FLOW. - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING HYDROGEN FLOW.Info
- Publication number
- NO833886L NO833886L NO833886A NO833886A NO833886L NO 833886 L NO833886 L NO 833886L NO 833886 A NO833886 A NO 833886A NO 833886 A NO833886 A NO 833886A NO 833886 L NO833886 L NO 833886L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- metal
- hydrogen
- membrane
- cathode
- housing
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 153
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 153
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 133
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 185
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 185
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 129
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 65
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 64
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 58
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 40
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 38
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 38
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 36
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 13
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 12
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 12
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical group [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229910000474 mercury oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N mercury(ii) oxide Chemical compound [Hg]=O UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 3
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 3
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000002436 steel type Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 70
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 28
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 27
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 3
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009924 canning Methods 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000005028 tinplate Substances 0.000 description 2
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 229910002666 PdCl2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229920001821 foam rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011872 intimate mixture Substances 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- VOJRRRQIMVPLDX-UHFFFAOYSA-N mercury oxosilver Chemical compound [Ag]=O.[Hg] VOJRRRQIMVPLDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical compound [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/404—Cells 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
- G01N27/4045—Cells 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 for gases other than oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0075—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rods of limited length
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
- F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ogThe present invention relates to a method and
en innretning for bestemmelse av hydrogen-strømning gjennom en metallmembran. a device for determining hydrogen flow through a metal membrane.
Teknisk bakgrunnTechnical background
I noen kjemiske prosessindustrier kan stålkomponenter korroderes under betingelser som gir opphav til hydrogen- In some chemical process industries, steel components can corrode under conditions that give rise to hydrogen
indusert riss- eller blæredannelse. Et typisk og teknisk viktig eksempel er korrosjon på ledninger og trykkbeholdere for naturgass inneholdende en kondensert væskeformig fase som inneholder vann og hydrogensulfid (sammen med andre substanser). Dette kondensat er svakt surt og vil korrodere stål under ut-vikling av hydrogen. Tilstedeværelsen av hydrogensulfid inhi-berer dannelsen av molekylært hydrogen, og en betydelig del av hydrogenet trenger inn i stålet, hvor det kan forårsake skade i form av riss- eller blæredannelse. induced cracking or blistering. A typical and technically important example is corrosion of lines and pressure vessels for natural gas containing a condensed liquid phase containing water and hydrogen sulphide (along with other substances). This condensate is slightly acidic and will corrode steel during evolution of hydrogen. The presence of hydrogen sulphide inhibits the formation of molecular hydrogen, and a significant part of the hydrogen penetrates into the steel, where it can cause damage in the form of cracking or blistering.
Det er mulig å redusere hydrogenskaden på flere måter, eksempelvis ved unngåelse av kondensasjon, ved fjerning av hydrogensulfid eller ved tilsetning av inhibitorer som kan utføre sin funksjon på flere måter, eksempelvis ved nøytrali-sering av den væskeformige fase eller ved dannelse av en beskyttende film. It is possible to reduce the hydrogen damage in several ways, for example by avoiding condensation, by removing hydrogen sulphide or by adding inhibitors that can perform their function in several ways, for example by neutralizing the liquid phase or by forming a protective film .
Med sikte på å kunne overvåke effekten av disse forholds-regler bør hydrogenopptaket eller hastigheten av hydrogen-opptaket i et eksponert område av angjeldende stålkomponent måles. Dette kan gjøres i henhold til flere kjente måleprinsipper, hvorav de fleste er basert på det faktum at hydrogenet som trenger inn i den eksponerte inngangsside av stålveggen, vil diffundere gjennom stålveggen og bli frigjort i gassformig (molekylær) form på den side av stålveggen som er motsatt inngangssiden. Hastigheten av hydrogenutviklingen på nevnte motsatte side av stålveggen kan måles ved hjelp av kjente teknikker, eksempelvis ved måling av utviklingen av trykk i et lukket hulrom eller ved måling av fortrengningen av en væskedråpe i et glassrør som har en kalibrert innervegg. Mengden av hydrogen kan også analyseres på forskjellige måter, eksempelvis ved gassfase-kromatografi. With a view to being able to monitor the effect of these precautions, the hydrogen uptake or the rate of hydrogen uptake in an exposed area of the relevant steel component should be measured. This can be done according to several known measuring principles, most of which are based on the fact that the hydrogen penetrating the exposed entrance side of the steel wall will diffuse through the steel wall and be released in gaseous (molecular) form on the side of the steel wall that is opposite the entrance side. The rate of hydrogen evolution on the aforementioned opposite side of the steel wall can be measured using known techniques, for example by measuring the development of pressure in a closed cavity or by measuring the displacement of a liquid drop in a glass tube that has a calibrated inner wall. The amount of hydrogen can also be analyzed in different ways, for example by gas phase chromatography.
For utførelse av målingen av hastigheten av hydrogen-utvikling i henhold til de ovennevnte fysikalske måle- For carrying out the measurement of the rate of hydrogen evolution according to the above physical measurements
prinsipper er flere hydrogenmålings-sonder blitt foreslått. principles, several hydrogen measurement probes have been proposed.
Disse hydrogenmålings-sonder lider imidlertid av forskjellige ulemper. Noen av dem er heller primitive og har lav følsom-het, mens andre trenger konstant tilsyn og er ikke egnet for automatisert data-registrering. Andre er mer følsomme og nøy-aktige, men er ganske kostbare og delikate. However, these hydrogen measurement probes suffer from various disadvantages. Some of them are rather primitive and have low sensitivity, while others need constant supervision and are not suitable for automated data registration. Others are more sensitive and meticulous, but are quite expensive and delicate.
Et elektrokjemisk måleprinsipp basert på elektrokjemisk oksydasjon av hydrogen som trenger gjennom til den side av stålveggen som er motsatt inngangssiden, er også kjent. An electrochemical measuring principle based on the electrochemical oxidation of hydrogen that penetrates to the side of the steel wall opposite the entrance side is also known.
Denne teknikk ble først beskrevet av N.A.V. Devanathan ogThis technique was first described by N.A.V. Devanathan and
Z. Stachorski (Referanse 1). En hydrogen-sonde eller hydrogen-celle konstruert i overensstemmelse med disse prinsipper er kjent som en Devanathan-celle. Z. Stachorski (Reference 1). A hydrogen probe or hydrogen cell constructed in accordance with these principles is known as a Devanathan cell.
I denne celle danner en jern- eller stålplate en vegg eller membran mellom to kammere. Et første kammer utgjør et eksperimentelt kammer i hvilket jern- eller stål-materialet i veggen eksponeres for korrosive krefter eller andre eksperimentelle påvirkninger som med sannsynlighet vil pro-dusere hydrogen i jern- eller stål-materialet. Et andre kammer inneholder en avgasset alkalisk oppløsning, eksempelvis én molar kaliumhydroksyd. Den overflate av jern- eller stålveggen som vender mot det andre kammer, er dekket med et tynt belegg av elektro-avsatt palladium, som er gjennomtrengelig for hydrogen og stabilt i den alkaliske oppløsning. En platina-motelektrode anordnes overfor jern- eller stålveggen, og en referanse-elektrode anordnes også i det andre kammer med sin ende anordnet ganske nær den palladium-dekkede membran. For å opprettholde et konstant potensial på den palladium-belagte jern- eller stålvegg i den alkaliske oppløsning anvendes en potensiostat. I alminnelighet anvendes et potensial på EH= +100 mV. Ved dette potensial er palladium-belegget og jern- eller stålmaterialet i veggen passive. Passiv-strøm-tettheten er derfor ganske liten, typisk mellom 0,01 og 0,1 yA pr. cm 2. Det hydrogen som måtte diffundere gjennom jern- eller 'stålveggen og dennes palladium-belegg, oksyderes på den side av palladium-belegget som er motsatt inngangssiden av jern- eller stålveggen, i henhold til den følgende ligning: In this cell, an iron or steel plate forms a wall or membrane between two chambers. A first chamber constitutes an experimental chamber in which the iron or steel material in the wall is exposed to corrosive forces or other experimental influences which are likely to produce hydrogen in the iron or steel material. A second chamber contains a degassed alkaline solution, for example one molar potassium hydroxide. The surface of the iron or steel wall facing the second chamber is covered with a thin coating of electrodeposited palladium, which is permeable to hydrogen and stable in the alkaline solution. A platinum counter electrode is arranged opposite the iron or steel wall, and a reference electrode is also arranged in the second chamber with its end arranged quite close to the palladium-covered membrane. To maintain a constant potential on the palladium-coated iron or steel wall in the alkaline solution, a potentiostat is used. In general, a potential of EH= +100 mV is used. At this potential, the palladium coating and the iron or steel material in the wall are passive. The passive current density is therefore quite small, typically between 0.01 and 0.1 yA per cm 2. The hydrogen that had to diffuse through the iron or steel wall and its palladium coating is oxidized on the side of the palladium coating that is opposite the entrance side of the iron or steel wall, according to the following equation:
Følgelig er en økning i anodisk strøm utover den passive bakgrunnsstrøm ekvivalent ved en hydrogen-strømning gjennom veggen. Hydrogenstrømningen gjennom et enhetsareal av jern-eller stålveggen med en gitt tykkelse er et produkt av hydrogenaktiviteten på den ytre side av veggen og diffusjonsadmittansen gjennom veggen, forutsatt at potensialet er istand til å opprettholde en hydrogenaktivitet ved ca. null på den motsatte, dvs. den innvendige palladium-belagte side Consequently, an increase in anodic current beyond the passive background current is equivalent to a hydrogen flow through the wall. The hydrogen flow through a unit area of the iron or steel wall of a given thickness is a product of the hydrogen activity on the outer side of the wall and the diffusion admittance through the wall, provided that the potential is able to maintain a hydrogen activity at approx. zero on the opposite side, i.e. the inner palladium-coated side
av veggen. Hvis diffusjonsadmittansen er kjent, kan hydrogen-aktiviten i det første kammer beregnes på basis av den anodiske strøm i cellen. Diffusjonsadmittansen bestemmes ved anvendelse av et regulert elektrokjemisk miljø i det første kammer eller ved innføring av en hydrogenatmosfære med kjent trykk i det første kammer, idet den ytre side av jern- eller stålveggen er belagt med palladium, som gjør cellen følsom for molekylært hydrogen. off the wall. If the diffusion admittance is known, the hydrogen activity in the first chamber can be calculated on the basis of the anodic current in the cell. The diffusion admittance is determined by using a regulated electrochemical environment in the first chamber or by introducing a hydrogen atmosphere of known pressure into the first chamber, the outer side of the iron or steel wall being coated with palladium, which makes the cell sensitive to molecular hydrogen.
En annen laboratorie-måleinnretning basert på Devanathan-måleprinsippet er beskrevet i Referanse 2. I denne måleinnretning utgjør en stålplate en del av en vegg i en celle inneholdende en elektrolytt-oppløsning, en referanse-elektrode og en motelektrode. Videre behøves en potensiostat for drift av innretningen. Another laboratory measuring device based on the Devanathan measuring principle is described in Reference 2. In this measuring device, a steel plate forms part of a wall in a cell containing an electrolyte solution, a reference electrode and a counter electrode. Furthermore, a potentiostat is needed for operation of the device.
GB-patent nr. 1 585 070 beskriver en elektrokjemisk celle for bestemmelse av konsentrasjonen av hydrogen i et fluidum, hvilken elektrokjemiske celle er basert på prinsippene ifølge Devanathan-måleteknikken. Cellen omfatter en beholder for en elektrolytt-oppløsning, en arbeidende elektrode som utgjør en vegg-del av beholderen og er innrettet til å bli eksponert for et fluidum under test, og en platina/platinaoksyd-referanseelektrode som har et med den arbeidende elektrode sammenlignbart areal og er anordnet nær og parallelt med den arbeidende elektrode. Ved en utførelsesform av cellen tilveiebringes en motelektrode, midler til å opprettholde den arbeidende elektrode ved et fiksert potensial i forhold til referanseelektroden, samt midler for bestemmelse av den strøm som flyter gjennom den arbeidende elektrode. Denne utførelses-form må anvendes i kombinasjon med elektroniske midler til å holde den arbeidende elektrode ved et fiksert potensial. Ved en annen utførelsesform av målecellen sløyfes de elektroniske midler, motelektroden og de strøm-bestemmende midler. Isteden blir den arbeidende elektrode og referanseelektroden forbundet med potensial-målende midler. I henhold til det som er åpenbaret i GB-patent nr. 1 385 070 er en potensial-differanse mellom elektrodene relatert til konsentrasjonen av hydrogen ved den arbeidende elektrode. Patentbeskrivelsen forklarer imidlertid at en stabil avlesning bare kan oppnåes ved lave hydrogen-aktiviteter. GB Patent No. 1 585 070 describes an electrochemical cell for determining the concentration of hydrogen in a fluid, which electrochemical cell is based on the principles of the Devanathan measurement technique. The cell comprises a container for an electrolyte solution, a working electrode which forms a wall part of the container and is arranged to be exposed to a fluid under test, and a platinum/platinum oxide reference electrode which has an area comparable to the working electrode and is arranged close to and parallel to the working electrode. In one embodiment of the cell, a counter electrode, means for maintaining the working electrode at a fixed potential relative to the reference electrode, and means for determining the current flowing through the working electrode are provided. This embodiment must be used in combination with electronic means to keep the working electrode at a fixed potential. In another embodiment of the measuring cell, the electronic means, the counter electrode and the current-determining means are omitted. Instead, the working electrode and the reference electrode are connected by potential-measuring means. According to what is disclosed in GB Patent No. 1,385,070, a potential difference between the electrodes is related to the concentration of hydrogen at the working electrode. However, the patent description explains that a stable reading can only be obtained with low hydrogen activities.
Fra GB-patent nr. 1 524 017 er det kjent en annen hydrogen-målecelle basert på de samme måleprinsipper. Cellen (en såkalt "Patch celle") er innrettet til å være festet i fluidum-tett forbindelse med en ytre overflate av en stål-eller jernvegg, hvis indre side eksponeres for korrosjon. Cellen reagerer kvantitativt på alt hydrogen som unnviker fra den ytre overflate av stål- eller jernveggen, slik at den mengde hydrogen som dannes på den indre overflate av stål- eller jernveggen, måles. Another hydrogen measuring cell based on the same measuring principles is known from GB patent no. 1 524 017. The cell (a so-called "Patch cell") is designed to be fixed in fluid-tight connection with an outer surface of a steel or iron wall, the inner side of which is exposed to corrosion. The cell reacts quantitatively to all hydrogen escaping from the outer surface of the steel or iron wall, so that the amount of hydrogen formed on the inner surface of the steel or iron wall is measured.
I en artikkel av F. Mansfeld et al. (referanse 5) beskrives et målesystem basert på det ovenfor beskrevne Devanathan-måleprinsipp. Systemet omfatter en målecelle bestående av et celle-legeme som er press-tilpasset i en sylindrisk-magnet-innretning som tjener fikseringsformål ved anbringelse i kontakt med et metall-prøve-legeme. Celle-legemet inneholder et hulrom som fører inn mot siden av celle-legemet, som er innrettet til å bli brakt i kontakt med overflaten av metall-prøve-legemet. I celle-legemets hulrom er det anordnet en Ni-NiO-motelektrode sammen med en ytterligere Ni-NiO-elektrode som tjener til å kontrollere potensialet av motelektroden og tilstedeværelse av en tilstrekkelig mengde av elektrolytt. Elektrolytten er også anordnet i hulrommet og er absorbert i en cellulose-svamp som er plassert i celle-legemets hulrom. Cellulose-svampen ut-gjør et bærer-legeme for elektrolytten som for det første er i direkte kontakt med Ni-NiO-motelektroden og for det andre bringes i direkte kontakt med overflaten av metall-prøve-legemet når cellen anordnes i kontakt dermed. I denne målecelle er referanseelektroden, potensiostaten og motelektroden i den ovenfor beskrevne Devanathan-celle kombinert til en enkelt Ni-NiO-motelektrode. Målesystemet omfatter ennvidere en elektronisk måle- og tidsstyrings-krets innbefattende en strøm-følger, et instrumentpanel og fire tids- innstilte elektroniske enheter. Hele systemet drives av batterier som har en seks-timers operasjonskapasitet. Målesystemet skal anvendes for bestemmelse av hydrogenkonsentra- In an article by F. Mansfeld et al. (reference 5) describes a measurement system based on the Devanathan measurement principle described above. The system comprises a measuring cell consisting of a cell body which is pressure-fitted in a cylindrical magnet device which serves the purpose of fixation when placed in contact with a metal sample body. The cell body contains a cavity leading into the side of the cell body, which is arranged to be brought into contact with the surface of the metal sample body. In the cavity of the cell body, a Ni-NiO counter electrode is arranged together with a further Ni-NiO electrode which serves to control the potential of the counter electrode and the presence of a sufficient amount of electrolyte. The electrolyte is also arranged in the cavity and is absorbed in a cellulose sponge which is placed in the cavity of the cell body. The cellulose sponge constitutes a carrier body for the electrolyte which is firstly in direct contact with the Ni-NiO counter electrode and secondly is brought into direct contact with the surface of the metal sample body when the cell is arranged in contact therewith. In this measuring cell, the reference electrode, the potentiostat and the counter electrode in the Devanathan cell described above are combined into a single Ni-NiO counter electrode. The measuring system further comprises an electronic measuring and timing control circuit including a current follower, an instrument panel and four time-set electronic units. The entire system is powered by batteries that have a six-hour operating capacity. The measuring system must be used for determining the hydrogen concentration
sjonen i stål, basert på den elektrokjemiske permeasjons-tion in steel, based on the electrochemical permeation
teknikk. Som angitt i artikkelen, inneholder den strøm som genereres i målecellen, forbigående bidrag som har sin opp-rinnelse i en passiveringsprosess umiddelbart etter at cellen er sammenstillet. Mens selve permeasjonsstrømmen er en funksjon av t -1 ' 12, avtar disse forbigående bidrag med t<-1>. Cellens følsomhet er omtrentlig 1 pA/cm 2. Mens den første og den annen elektroniske enhet i den elektroniske måle- og tidsstyrings-krets tjener det formål å eliminere de ovennevnte forbigående passiveringsbidrag, styrer den tredje og den fjerde elektroniske enhet en digital-integra- technique. As stated in the article, the current generated in the measuring cell contains transient contributions that originate in a passivation process immediately after the cell is assembled. While the permeation current itself is a function of t -1 ' 12, these transient contributions decrease with t<-1>. The sensitivity of the cell is approximately 1 pA/cm 2. While the first and second electronic units in the electronic measuring and timing control circuit serve the purpose of eliminating the above-mentioned transient passivation contributions, the third and fourth electronic units control a digital integrated
tor som utfører en digital-integrasjon av den strøm som til-tor which performs a digital integration of the current which
føres fra målecellen innenfor en forhåndsbestemt tidsperiode som bestemmes av de nevnte tredje og fjerde elektroniske en- is carried from the measuring cell within a predetermined time period which is determined by the mentioned third and fourth electronic devices
heter. Som angitt i artikkelen, kan integrasjonen av den strøm som tilføres fra målecellen innenfor en forhåndsbestemt tidsperiode, anvendes for bestemmelse av den opprinnelige konsentrasjon av hydrogen i metall-prøve-legemet. Som det vil forståes av ovenstående, er systemet bare innrettet til å tilveiebringe en enkelt bestemmelse av en opprinnelig hydrogen-konsentrasjon i et metall-prøve-legeme og er ikke innrettet til å tilveiebringe kontinuerlig overvåkning på et gitt måle- named. As indicated in the article, the integration of the current supplied from the measuring cell within a predetermined time period can be used to determine the initial concentration of hydrogen in the metal sample body. As will be understood from the above, the system is only adapted to provide a single determination of an initial hydrogen concentration in a metal sample body and is not adapted to provide continuous monitoring of a given measurement
sted over en lang tidsperiode. Systemet må dessuten sammenstilles før bruk og er følgelig ikke et permanent lukket, klar-til-bruk-system. Systemet forutsetter også en meget omhyggelig utarbeidet elektronisk måle- og tidsstyrings-krets. place over a long period of time. The system must also be assembled before use and is therefore not a permanently closed, ready-to-use system. The system also requires a very carefully prepared electronic measuring and timing control circuit.
Kort beskrivelse av oppfinnelsen.Brief description of the invention.
Fremgangsmåten og innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse muliggjør en stabil og pålitelig måling av hydrogen-strømning ved hjelp av enheter som kan produseres med lave kostnader og som ikke krever vedlikehold, og anvender enkelt og pålitelig ytre måleutstyr. The method and device according to the present invention enables a stable and reliable measurement of hydrogen flow by means of units which can be produced at low costs and which do not require maintenance, and uses simple and reliable external measuring equipment.
Oppfinnelsen tilveiebringer en innretning for bestemmelseThe invention provides a device for determination
av hydrogen-strømning gjennom en metallmembran, som er selek-of hydrogen flow through a metal membrane, which is sel-
tivt gjennomtrengelig for hydrogen, fra en hydrogen-inngangs-tively permeable to hydrogen, from a hydrogen input
side, omfattende metallmembranen, en elektrolytt-oppløsning side, comprising the metal membrane, an electrolyte solution
kommuniserende elektrolytisk med den side av membranen som er motsatt hydrogen-inngangssiden, en metall/metalloksyd-katode kommuniserende elektrolytisk med elektrolytten, communicating electrolytically with the side of the membrane opposite the hydrogen input side, a metal/metal oxide cathode communicating electrolytically with the electrolyte,
hvor katoden er istand til å oksydere hydrogen til hydrogen-ioner, og hvor elektrolytten og katoden inneholdes i et hus i hvilket metallmembranen utgjør en vegg-del, og ledninger for elektrisk forbindelse med ytre strøm-målingsutstyr, hvilken innretning er innrettet til å holdes i en hovedsakelig kortsluttet tilstand ved direkte forbindelse mellom ledningene eller ved forbindelse med et strøm-målingssystem med lav indre impedans. Det måleprinsipp som benyttes i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er det ovenfor beskrevne Devanathan-prinsipp. I henhold til oppfinnelsen er imidlertid referanse-elektrodens, potensiostatens og mot-elektrodens funksjoner kombinert i en enkelt komponent, dvs. metall/metalloksyd-katoden. wherein the cathode is capable of oxidizing hydrogen to hydrogen ions, and wherein the electrolyte and the cathode are contained in a housing in which the metal membrane forms a wall part, and leads for electrical connection with external current measuring equipment, which device is adapted to be held in a mainly short-circuited condition when directly connected between the wires or when connected to a current measuring system with low internal impedance. The measurement principle used according to the present invention is the Devanathan principle described above. According to the invention, however, the functions of the reference electrode, the potentiostat and the counter electrode are combined in a single component, i.e. the metal/metal oxide cathode.
Måleinnretningen ifølge oppfinnelsen involverer således bare anvendelse av to elektroder, hvorav den ene utgjøres av membranen, som gjør det mulig å lage en kompakt, enkel og nøyaktig måleenhet. For utførelse av målingen er det eneste ytre utstyr som er nødvendig, et am-meter. For at innretningen ifølge oppfinnelsen skal funksjonere riktig, er det særdeles viktig at innretningen alltid holdes i en kortsluttet tilstand, hva enten den er i bruk (kortslutning gjennom am-meteret) eller ikke i bruk (kortslutning gjennom en direkte forbindelse mellom ledningene). The measuring device according to the invention thus only involves the use of two electrodes, one of which is made up of the membrane, which makes it possible to create a compact, simple and accurate measuring unit. To carry out the measurement, the only external equipment required is an ammeter. In order for the device according to the invention to function correctly, it is extremely important that the device is always kept in a short-circuited state, whether it is in use (short circuit through the ammeter) or not in use (short circuit through a direct connection between the wires).
Et spesielt aspekt ved den foreliggende oppfinnelse erA particular aspect of the present invention is
en billig og kompakt innretning for bestemmelse av hydrogen-strømning gjennom en metallmembran, som er selektivt gjennomtrengelig for hydrogen, fra en hydrogen-inngangsside, omfattende metallmembranen, en elektrolytt-oppløsning kommuniserende elektrolytisk med den side av membranen som er motsatt hydrogen-inngangssiden, og en metall/metalloksyd-katode kommuniserende elektrolytisk med elektrolytten, hvor katoden er istand til å oksydere hydrogen til hydrogenioner, og hvor elektrolytten og katoden inneholdes i et hus i hvilket membranen utgjør en vegg-del, hvilket hus er permanent forseglet. Ved dette aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan det tilveiebringes en måleinnretning som har ytterst små dimensjoner, an inexpensive and compact device for determining hydrogen flow through a metal membrane, which is selectively permeable to hydrogen, from a hydrogen entry side, comprising the metal membrane, an electrolyte solution communicating electrolytically with the side of the membrane opposite the hydrogen entry side, and a metal/metal oxide cathode communicating electrolytically with the electrolyte, where the cathode is capable of oxidizing hydrogen to hydrogen ions, and where the electrolyte and the cathode are contained in a housing in which the membrane forms a wall part, which housing is permanently sealed. In this aspect of the present invention, a measuring device can be provided which has extremely small dimensions,
innbefattende lite indre volum. På grunn av den permanente forsegling kan en permanent høy standard av renhet og re-produserbarhet oppnåes ved at måleinnretningen ferdig- including small internal volume. Due to the permanent seal, a permanently high standard of purity and reproducibility can be achieved by completing the measuring device
stilles i en fabrikk under kontrollerte betingelser, og intet vedlikehold er påkrevet, i motsetning til kjente hydrogen-måleinnretninger. is placed in a factory under controlled conditions, and no maintenance is required, in contrast to known hydrogen measuring devices.
Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte til å bestemme hydrogen-strømning gjennom en metallmembran, som er selektivt gjennomtrengelig for hydrogen, fra en hydrogen-inngangsside, omfattende at: The invention also relates to a method for determining hydrogen flow through a metal membrane, which is selectively permeable to hydrogen, from a hydrogen input side, comprising that:
man tilveiebringer et hus, anordner en metall/metalloksyd-one provides a housing, arranges a metal/metal oxide
katode og en elektrolytt-oppløsning i huset, hvilken katode er istand til å oksydere hydrogen til hydrogenioner og kommuniserer elektrolytisk med elektrolytt-oppløsningen, anordner i huset metallmembranen slik at den utgjør en vegg- cathode and an electrolyte solution in the housing, which cathode is capable of oxidizing hydrogen to hydrogen ions and communicates electrolytically with the electrolyte solution, arranges the metal membrane in the housing so that it forms a wall
del derav, bringer den side av metallmembranen som er motsatt hydrogen-inngangssiden, i kontakt med elektrolytt-oppløsningen, forsegler metallmembranen i huset, kortslutter metallmembranen ved metall/metalloksyd-katoden og måler den elektriske strøm som genereres som resultat av oksydasjon av hydrogen som passerer gjennom membranen. part thereof, brings the side of the metal membrane opposite the hydrogen entry side into contact with the electrolyte solution, seals the metal membrane in the housing, short-circuits the metal membrane at the metal/metal oxide cathode, and measures the electric current generated as a result of the oxidation of passing hydrogen through the membrane.
Et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelse angårAnother aspect of the present invention concerns
en fremgangsmåte til å bestemme hydrogenstrømning gjennom en metallmembran, som er selektivt gjennomtrengelig for hydrogen, a method for determining hydrogen flow through a metal membrane, which is selectively permeable to hydrogen,
fra en hydrogen-inngangsside, omfattende at:from a hydrogen input side, comprising that:
man tilveiebringer et hus, anordner en metall/metalloksyd-one provides a housing, arranges a metal/metal oxide
katode og en elektrolytt-oppløsning i huset, hvilken katode er istand til å oksydere hydrogen til hydrogenioner og kommuniserer elektrolytisk med elektrolytt-oppløsningen, cathode and an electrolyte solution in the housing, which cathode is capable of oxidizing hydrogen to hydrogen ions and communicates electrolytically with the electrolyte solution,
anordner huset i kontakt med metallmembranen slik at i det minste en del av metallmembranen utgjør en vegg-del av huset, bringer den side av metallmembranen som er motsatt hydrogen-inngangssiden, i kontakt med elektrolytt-oppløsningen, forsegler nevnte del av metallmembranen relativt til huset, kortslutter metallmembranen og metall/metalloksyd-katoden og måler kontinuerlig den elektriske strøm som genereres som resultat av at metallmembranen og metall/metalloksyd-katoden kortsluttes. Ved dette aspekt av den foreliggende oppfinnelse blir unnvikelsen av hydrogen fra den side av metallmembranen arranges the housing in contact with the metal membrane so that at least part of the metal membrane forms a wall part of the housing, brings the side of the metal membrane opposite the hydrogen entry side into contact with the electrolyte solution, seals said part of the metal membrane relative to the housing , short-circuits the metal membrane and the metal/metal oxide cathode and continuously measures the electric current generated as a result of the metal membrane and the metal/metal oxide cathode being short-circuited. In this aspect of the present invention, the escape of hydrogen from the side of the metal membrane
som er motsatt hydrogen-inngangssiden, bestemt kontinuerlig ved kontinuerlig måling av den elektriske strøm. På basis av unnvikelse av hydrogen kan hydrogenstrømningen gjennom metallmembranen bestemmes. which is opposite the hydrogen input side, determined continuously by continuous measurement of the electric current. On the basis of the avoidance of hydrogen, the hydrogen flow through the metal membrane can be determined.
Når man utfører fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan ovennevnte innretning ifølge oppfinnelsen med fordel an- When carrying out the method according to the invention, the above-mentioned device according to the invention can advantageously
vendes og gir i høy grad reproduserbare og nøyaktige måleresultater. is reversed and gives highly reproducible and accurate measurement results.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen.Detailed description of the invention.
Den metallmembran som anvendes ifølge oppfinnelsen, bør være av et metall som er selektivt gjennomtrengelig for hydrogen. Brukbare metaller for dette formål er i praksis stål/jern og palladium. For mange formål er metallmembranen laget av et ark av stål/jern som er belagt med palladium på en eller begge sider. Tykkelsen av membranen bestemmer inn-retningens måle-respons-tid. En palladium-membran eller The metal membrane used according to the invention should be of a metal which is selectively permeable to hydrogen. Usable metals for this purpose are in practice steel/iron and palladium. For many purposes, the metal membrane is made of a sheet of steel/iron that is coated with palladium on one or both sides. The thickness of the membrane determines the in-direction measurement response time. A palladium membrane or
-belegg er normalt i området 0,05-10 um, fortrinnsvis 0,1--coating is normally in the range 0.05-10 um, preferably 0.1-
0,5 ym, mens en stålmembran kan være betydelig tykkere,0.5 ym, while a steel membrane can be considerably thicker,
typisk fra ca. 20 ym til ca. 1 mm.typically from approx. 20 ym to approx. 1 mm.
Den metall/metalloksyd-katode som anvendes i henholdThe metal/metal oxide cathode used according to
til den foreliggende oppfinnelse, bør være av en art som er istand til å oksydere hydrogen til hydrogenioner, men som ikke vil gi opphav til noen uønskede oksydasjonsreaksjoner med andre tilstedeværende komponenter. Foretrukne katoder som anvendes ifølge oppfinnelsen, har således et oksydasjonspotensial som er mellom 200 og'1200 mV over likevektspotensialet for hydrogenelektroden ved elektrolytt-oppløsningens pH, spesielt 600-100 mV over likevektspotensialet for hydrogenelektroden ved elektrolytt-oppløsningens pH. Ved de utførelses-former som for tiden foretrekkes, er katodens oksydasjonspotensial ca. 900 mV over likevektspotensialet for hydrogenelektroden ved elektrolytt-oppløsningens pH. to the present invention, should be of a type which is capable of oxidizing hydrogen to hydrogen ions, but which will not give rise to any undesirable oxidation reactions with other components present. Preferred cathodes used according to the invention thus have an oxidation potential which is between 200 and 1200 mV above the equilibrium potential of the hydrogen electrode at the pH of the electrolyte solution, in particular 600-100 mV above the equilibrium potential of the hydrogen electrode at the pH of the electrolyte solution. In the currently preferred embodiments, the cathode's oxidation potential is approx. 900 mV above the equilibrium potential of the hydrogen electrode at the pH of the electrolyte solution.
Underlagt dette kan katodens metalloksyd velges fra eksempelvis sølvoksyd, kvikksølvoksyd og mangandioksyd. Metallet i metall/metalloksyd-katoden tjener bare som en elektrisk leder, men bør være av en art som er hovedsakelig kjemisk inert i relasjon til metalloksydet og elektrolytt-oppløsningen. Metallet kan derfor hensiktsmessig velges fra nikkel, nikkel-belagt stål, sølv og edelmetaller såsom Subject to this, the metal oxide of the cathode can be chosen from, for example, silver oxide, mercury oxide and manganese dioxide. The metal in the metal/metal oxide cathode serves only as an electrical conductor, but should be of a nature that is essentially chemically inert in relation to the metal oxide and electrolyte solution. The metal can therefore suitably be chosen from nickel, nickel-plated steel, silver and precious metals such as
gull, palladium og platina.gold, palladium and platinum.
Metall/metalloksyd-katodens potensial kan også uttrykkesThe potential of the metal/metal oxide cathode can also be expressed
med referanse til det område som er påkrevet for anodisk oksydasjon av hydrogen på metallmembranen, fortrinnsvis i with reference to the area required for anodic oxidation of hydrogen on the metal membrane, preferably i
området -100 til +300 mV E„.the range -100 to +300 mV E„.
ri ride
Katoden bør være slik utformet at den kan tilføre strømThe cathode should be designed so that it can supply current
til metallmembranen i tilstrekkelig mengde til å oksydere alt hydrogen som passerer gjennom membranen under normale an-vendelsesbetingelser, mens den fremdeles forblir i det akseptable potensial-område. to the metal membrane in sufficient quantity to oxidize all hydrogen passing through the membrane under normal conditions of use, while still remaining in the acceptable potential range.
Videre bør katodens totale kapasitet fortrinnsvis over-Furthermore, the total capacity of the cathode should preferably exceed
stige metallmembranens normale brukslevetid.increase the normal service life of the metal membrane.
Den elektrolytt-oppløsning som anvendes i henhold til oppfinnelsen og kommuniserer med metallmembranen og metalloksydet hos katoden, bør være en elektrolytt som er hensiktsmessig tilpasset metalloksydets art. Som eksempler på elektrolytt-oppløsning kan det nevnes vandige alkaliske oppløsninger såsom natrium- eller kalium-hydroksyd, normalt i konsentrasjoner i området 0,1-14N. For noen anvendelser, eksempelvis når målingen skal utføres ved høye temperaturer, The electrolyte solution that is used according to the invention and communicates with the metal membrane and the metal oxide at the cathode should be an electrolyte that is appropriately adapted to the nature of the metal oxide. Examples of electrolyte solutions include aqueous alkaline solutions such as sodium or potassium hydroxide, normally in concentrations in the range 0.1-14N. For some applications, for example when the measurement is to be carried out at high temperatures,
kan det være foretrukket å anvende en sur elektrolytt-opp-it may be preferred to use an acidic electrolyte
løsning i kombinasjon med et egnet metalloksyd, eksempelvis svovelsyre i kombinasjon med blyoksyd. solution in combination with a suitable metal oxide, for example sulfuric acid in combination with lead oxide.
I en utførelsesform av innretningen ifølge oppfinnelsenIn one embodiment of the device according to the invention
er metallmembranen understøttet på en plastfolie. I denne utførelsesform kan metallmembranen være en stål/jern-membran med et palladiumbelegg på en eller begge sider, eller den kan utgjøres av et palladiumbelegg på plastfolien. I denne utførelsesform kan plastfolien fordelaktig være anordnet slik at den utgjør en ytre side av innretningen og tilveiebringer en mekanisk beskyttelse av metallmembranen, og for å tilveiebringe adgang for hydrogen til metallmembranen kan plastfolien være.perforert eller laget av et hydrogen-gjennomtrengelig plastmateriale. Ved tilveiebringelse av en perforer- the metal membrane is supported on a plastic foil. In this embodiment, the metal membrane can be a steel/iron membrane with a palladium coating on one or both sides, or it can consist of a palladium coating on the plastic foil. In this embodiment, the plastic foil can advantageously be arranged so that it forms an outer side of the device and provides mechanical protection for the metal membrane, and in order to provide access for hydrogen to the metal membrane, the plastic foil can be perforated or made of a hydrogen-permeable plastic material. By providing a perforator-
ing av den understøttende plastfolie kan hvilket som helst plastmateriale som ikke påvirkes av de aktuelle korrosive krefter, anvendes, såsom en folie laget av eksempelvis Mylar ®. Alternativt kan den hydrogen-gjennomtrengelige plastfolie være laget av eksempelvis polytetrafluoretylen (Teflon ®). ing the supporting plastic film, any plastic material that is not affected by the relevant corrosive forces can be used, such as a film made of, for example, Mylar ® . Alternatively, the hydrogen-permeable plastic foil can be made of, for example, polytetrafluoroethylene (Teflon®).
I denne utførelsesform av innretningen ifølge oppfinnelsen kan metall/metalloksyd-katoden også være under-støttet på en plastfolie, fortrinnsvis en-hydrogen-ugjennomtrengelig plastfolie, som utgjør en vegg-del av huset. Den plastfolie som understøtter metall/metalloksyd-katoden, er fortrinnsvis laget av et sterkt, uelastisk og bøyelig plastmateriale, såsom Mylar ®. Når metallmembranen og metall/metalloksyd-katoden understøttet på respektive plastfolier tilveiebringes, kan de understøttende folier holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av et skilleorgan og kan forbindes og forsegles til hverandre langs en ytre kant-del. Ved denne utførelsesform blir en såkalt "Patch Cell" tilveiebrakt som er innrettet til å monteres på en ytre overflate av en stål-eller jern-vegg, som skal undersøkes med hensyn til korrosiv påvirkning. I denne såkalte "Patch Cell" kan elektrolytt-oppløsningen være et lag av en elektrolytt-pasta som anordnes på den side av metallmembranen som er motsatt hydrogen-inngangssiden og følgelig skjult inne i det rom som defineres mellom den metallmembran-understøttende folie og den metall/- metalloksyd-katode-understøttende folie. In this embodiment of the device according to the invention, the metal/metal oxide cathode can also be supported on a plastic foil, preferably a hydrogen-impermeable plastic foil, which forms a wall part of the housing. The plastic foil that supports the metal/metal oxide cathode is preferably made of a strong, inelastic and flexible plastic material, such as Mylar®. When the metal membrane and the metal/metal oxide cathode supported on respective plastic foils are provided, the supporting foils can be kept at a distance from each other by means of a separator and can be connected and sealed to each other along an outer edge part. In this embodiment, a so-called "Patch Cell" is provided which is designed to be mounted on an outer surface of a steel or iron wall, which is to be examined with regard to corrosive effects. In this so-called "Patch Cell", the electrolyte solution can be a layer of an electrolyte paste which is arranged on the side of the metal membrane opposite the hydrogen entry side and consequently hidden inside the space defined between the metal membrane supporting foil and the metal /- metal oxide cathode supporting foil.
Ved en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen omfatter innretningen en første innretning-del og en andre innretning-del, begge med hvilke som helst av de ovennevnte karakteristika, hvori den første innretning-del utgjør et aktivt føle-element og den andre innretning-del, som er forseglet slik at hydrogen utelukkes, utgjør et referanseelement. Ved denne utførelsesform er den andre innretning-del innrettet til å reagere på hvilke som helst andre miljø-påvirkninger enn de korrosive krefter eller påvirkninger som er under måling ved hjelp av den første innretning-del. Den andre innretning-del kan således utgjøre en på temperatur reagerende føler. Når forbundet med egnet måleutstyr kan andre miljø-påvirkninger enn de korrosive påvirkninger som skal bestemmes ved hjelp av de måleresultater som tilveiebringes av den første innretning-del, kompenseres for ved hjelp av måleresultater tilveiebrakt av den andre innretning-del. Slike andre miljøpåvirkninger enn korrosive påvirkninger kan eksempelvis være temperatur-variasjoner . In a further embodiment of the invention, the device comprises a first device part and a second device part, both with any of the above-mentioned characteristics, in which the first device part constitutes an active sensing element and the second device part, which is sealed so that hydrogen is excluded, constitutes a reference element. In this embodiment, the second device part is adapted to react to any environmental influences other than the corrosive forces or influences which are being measured by means of the first device part. The second device part can thus constitute a temperature-responsive sensor. When connected with suitable measuring equipment, environmental influences other than the corrosive influences which are to be determined using the measurement results provided by the first device part can be compensated for using measurement results provided by the second device part. Such environmental influences other than corrosive influences can, for example, be temperature variations.
Ved en viktig utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir hydrogen-strømningen generert som et resultat av en kjemisk eller elektrokjemisk reaksjon mellom membranens inngangsoverflate og et ytre fluid-medium såsom en væske eller gass med hvilken membranens overflate reagerer kjemisk eller elektrokjemisk. Dette gjør det mulig å anvende membran-materialet som en modell for hvilket som helst objekt laget av det samme materiale og underkastet kjemisk eller elektrokjemisk reaksjon, slik at den hydrogenstrømnirig som måles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, vil være representativ for den hydrogenstrømning som objektet laget av det samme materiale vil bli utsatt for når det eksponeres for angjeldende miljø. In an important embodiment of the method according to the invention, the hydrogen flow is generated as a result of a chemical or electrochemical reaction between the membrane's input surface and an external fluid medium such as a liquid or gas with which the membrane's surface reacts chemically or electrochemically. This makes it possible to use the membrane material as a model for any object made of the same material and subjected to a chemical or electrochemical reaction, so that the hydrogen flow measured by the method according to the invention will be representative of the hydrogen flow of which the object is made the same material will be exposed to when exposed to the environment in question.
Ved en utførelsesform blir således inngangssiden av membranen eksponert for et fluidum som korroderer membranens overflatemetall med generering av en hydrogenstrømning inn i membranen. Et viktig eksempel på dette er når membranen er laget av en prøve av en ståltype, hvis hydrogenkorrosjon, In one embodiment, the inlet side of the membrane is thus exposed to a fluid which corrodes the membrane's surface metal with the generation of a hydrogen flow into the membrane. An important example of this is when the membrane is made from a sample of a steel type, if hydrogen corrosion,
når den underkastes kjemiske eller elektrokjemiske behandling-when subjected to chemical or electrochemical treatment-
er i en renseoppløsning, i beise-, fosfaterings-, strippe-is in a cleaning solution, in pickling, phosphating, stripping
eller metallpletterings-bad, eller i andre elektrogalvaniske prosesser, skal bedømmes. Membranen kan også være laget av stål som utslettes for korrosjon i en prosess-strøm fra et kjemisk anlegg eller et kraftanlegg, eller ved måling eller prosessering av naturgass, olje eller geotermisk vanndamp. or metal plating baths, or in other electrogalvanic processes, must be judged. The membrane can also be made of steel that is annihilated for corrosion in a process stream from a chemical plant or a power plant, or when measuring or processing natural gas, oil or geothermal steam.
Det er også mulig å forsyne membranen med et ytre beskyttende belegg eller lag, hvis beskyttende effekt skal studeres under korrosive eller andre påvirkninger. Alterna- It is also possible to provide the membrane with an outer protective coating or layer, whose protective effect is to be studied under corrosive or other influences. Alterna-
tivt kan metallmembranen forsynes med et ytre belegg eller lag av et materiale hvis korrosive påvirkning på metall-membranen skal studeres. tively, the metal membrane can be provided with an outer coating or layer of a material whose corrosive effect on the metal membrane is to be studied.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også anvendesThe method according to the invention can also be used
for bestemmelse av hydrogen-opptaket i stål som utsettes for korrosjon i naturlige omgivelser, som kan være fra atmosfærisk eksponering til naturlig vann og jord, innbefattende eksponering for eller i bygningsmaterialer, såsom betong, varmeisolerende materialer, tre etc. for determining the hydrogen absorption in steel exposed to corrosion in natural environments, which can be from atmospheric exposure to natural water and soil, including exposure to or in building materials, such as concrete, heat-insulating materials, wood etc.
I henhold til oppfinnelsen kan metallmembranen ekspo-According to the invention, the metal membrane can expo-
neres for nevnte omgivelser eller materialer, også innbefattende det tilfelle hvor faste materialer påføres på mem- for said surroundings or materials, also including the case where solid materials are applied to mem-
branen, og det tilfelle hvor innretningen er bygget inn i eller påført på et materiale hvis hydrogen-påvirkning på stålet skal overvåkes. the fire, and the case where the device is built into or applied to a material whose hydrogen influence on the steel is to be monitored.
Membranen kan forsynes med overflatebelegg tilsvarende den ønskede simulering, innbefattende kjemisk korrosive lag, malinger, metallbelegg, antikorrosive beskyttende belegg,-innbefattende malinger etc., hvis hydrogen-opptak eller hvis påvirkning på membran-metallets hydrogen-opptak skal undersøkes eller overvåkes. The membrane can be supplied with surface coatings corresponding to the desired simulation, including chemically corrosive layers, paints, metal coatings, anti-corrosive protective coatings, including paints etc., whose hydrogen uptake or whose effect on the membrane metal's hydrogen uptake is to be examined or monitored.
Størrelsen og formen av den eksponerte membran kan tilpasses angjeldende formål, eksempelvis slik at en konstruksjonskomponent funksjoner simuleres. The size and shape of the exposed membrane can be adapted to the relevant purpose, for example so that the functions of a structural component are simulated.
Membranen kan også underkastes ytterligere elektrokjemisk kontroll eller bimetallisk kontakt for å gjøre det mulig å studere effekten av katodisk beskyttelse, galvanisk virkning eller hvilket som helst andre midler for kontroll. The membrane may also be subjected to further electrochemical control or bimetallic contact to enable the effects of cathodic protection, galvanic action or any other means of control to be studied.
Videre kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes for kontroll (testing og/eller standardisering) av test-oppløsninger i hvilke spenningskorrosjons- eller hydrogen-forsprødnings-tester utføres. Furthermore, the method according to the invention can be used for control (testing and/or standardization) of test solutions in which stress corrosion or hydrogen embrittlement tests are carried out.
Et meget viktig eksempel på bestemmelse av hydrogen-opptak i stål eller jern som er utsatt for korrosjon i naturlig miljø, er bestemmelsen av hydrogen-opptak i en stål-eller jern-vegg i et rør eller en beholder. I dette tilfelle blir metallmembranen anordnet nær den ytre overflate av stål- eller jern-veggen, og strømningen av hydrogen som unnviker fra en ytre overflate av stål- eller jern-veggen, bestemmes. A very important example of the determination of hydrogen absorption in steel or iron that is exposed to corrosion in the natural environment is the determination of hydrogen absorption in a steel or iron wall in a pipe or container. In this case, the metal membrane is arranged near the outer surface of the steel or iron wall, and the flow of hydrogen escaping from an outer surface of the steel or iron wall is determined.
Kort beskrivelse av tegningen.Brief description of the drawing.
Oppfinnelsen skal nå beskrives ytterligere under hen-visning til tegningen, hvor The invention will now be described further with reference to the drawing, where
Figur 1 er et vertikalt tverrsnitt av en første ut-førelsesform- av en hydrogensonde eller hydrogen-overvåkende celle ifølge oppfinnelsen. Figur 2 er en illustrasjon av en mulig anvendelse av den hydrogen-overvåkende celle som er vist på figur 1. Figur 3 er et vertikalt tverrsnitt av en prototyp av en målecelle konstruert i samsvar med prinsippene ifølge den Figure 1 is a vertical cross-section of a first embodiment of a hydrogen probe or hydrogen monitoring cell according to the invention. Figure 2 is an illustration of a possible application of the hydrogen monitoring cell shown in Figure 1. Figure 3 is a vertical cross-section of a prototype of a measuring cell constructed in accordance with the principles of the
foreliggende o.pfinnelse.present invention.
Figur 4 er et diagram som viser strømmen avsatt motFigure 4 is a diagram showing the current deposited against
tiden i en test-anvendelse av prototypen som er vist påthe time in a test application of the prototype shown on
figur 3.figure 3.
Figur 5 viser en annen utførelsesform av en hydrogen-Figure 5 shows another embodiment of a hydrogen
sonde eller hydrogen-overvåkende celle ifølge oppfinnelsen,probe or hydrogen monitoring cell according to the invention,
delvis i snitt.partly in average.
Figur 6 viser en tredje utførelsesform av en hycfrogen-Figure 6 shows a third embodiment of a hycfrogen-
sonde eller hydrogen-overvåkende celle ifølge oppfinnelsen,probe or hydrogen monitoring cell according to the invention,
delvis i snitt.partly in average.
Figur 7 viser en fjerde utførelsesform av en hydrogen-Figure 7 shows a fourth embodiment of a hydrogen
sonde eller hydrogen-overvåkende celle ifølge oppfinnelsen eller en "Patch Cell", delvis i snitt. probe or hydrogen-monitoring cell according to the invention or a "Patch Cell", partially in section.
Figur 8 er et utspilt bilde av den utførelsesform ellerFigure 8 is an exploded view of the embodiment or
"Patch Cell" som er vist på figur 7, og"Patch Cell" which is shown in figure 7, and
Figur 9 viser en femte utførelsesform av en hydrogen-Figure 9 shows a fifth embodiment of a hydrogen
sonde eller hydrogen-overvåkende celle ifølge oppfinnelsen,probe or hydrogen monitoring cell according to the invention,
delvis i snitt.partly in average.
Detaljert beskrivelse av tegningen.Detailed description of the drawing.
Figur 1 viser en første utførelsesform av en hydrogen-overvåkende celle ifølge oppfinnelsen betegnet 10 som helhet. CEllen 10 er konstruert som en knapp-formet energi-celle Figure 1 shows a first embodiment of a hydrogen monitoring cell according to the invention designated 10 as a whole. CEllen 10 is designed as a button-shaped energy cell
(et kvikksølv-batteri) av den art som vanligvis anvendes i(a mercury battery) of the kind commonly used in
ur, lommeregnemaskiner, høreapparater eller lignende. Cellen 10 omfatter to hovedkomponenter, en nedre del og en øvre del betegnet henholdsvis 11 og 12. Den øvre del 12 utgjør en membran-vegg i målecellen og er laget av stål-tynnplate omfattende platemateriale av rent jern eller stål av den art som vanligvis anvendes for fabrikasjon av hvitblikk i herme-tikk-industrien. Den indre overflate av den øvre del 12, dvs. watches, calculators, hearing aids or the like. The cell 10 comprises two main components, a lower part and an upper part designated 11 and 12 respectively. The upper part 12 forms a membrane wall in the measuring cell and is made of thin steel plate comprising plate material of pure iron or steel of the type that is usually used for the manufacture of tinplate in the canning industry. The inner surface of the upper part 12, i.e.
den overflate som vender mot målecellens indre, er forsynt med et belegg av palladium. Den nedre del 11 utgjør, sammen med en metalloksyd-fylling 14, en metall/metalloksyd-katode i den hydrogen-overvåkende celle. Metall/metalloksyd-katoden kan være konstruert på flere måter under anvendelse av flere kombinasjoner av metaller og oksyder, som alle er kjent fra konstruksjon av alkaliske batterier. Den nedre del 11 er laget av et metall som ikke eller bare meget langsomt oksy- the surface that faces the inside of the measuring cell is provided with a coating of palladium. The lower part 11 constitutes, together with a metal oxide filling 14, a metal/metal oxide cathode in the hydrogen monitoring cell. The metal/metal oxide cathode can be constructed in several ways using several combinations of metals and oxides, all of which are known from the construction of alkaline batteries. The lower part 11 is made of a metal that does not or only very slowly oxidizes
deres i en oppløsning ved katodens potensial, såsom nikkel their in a solution at the potential of the cathode, such as nickel
eller nikkel-belagt stål, rustfritt stål, eller et edel-metall såsom sølv, gull eller palladium eller et belegg av disse metaller på stål eller en annen egnet bærer. Metalloksydet kan være mangandioksyd, sølvoksyd, kvikksølvoksyd og andre oksyder enten alene eller i kombinasjon med metall-pulvere, kvikksølv eller andre additiver som tjener til å or nickel-plated steel, stainless steel, or a noble metal such as silver, gold or palladium or a coating of these metals on steel or another suitable support. The metal oxide can be manganese dioxide, silver oxide, mercury oxide and other oxides either alone or in combination with metal powders, mercury or other additives that serve to
gi ledningsevne, til å øke det effektive areal eller til å forbedre katodens ytelse på andre måter som er kjent fra konstruksjon av katoder i alkaliske energi-genererende celler. Metalloksyd-fyllingen 14 er presspasset til den nedre del 11 slik at det oppnås god kontakt mellom metallet og metalloksydet. to provide conductivity, to increase the effective area or to improve the performance of the cathode in other ways known from the construction of cathodes in alkaline energy generating cells. The metal oxide filling 14 is press-fitted to the lower part 11 so that good contact is achieved between the metal and the metal oxide.
De to komponenter, dvs. den nedre del 11 og den øvreThe two components, ie the lower part 11 and the upper
del 12, er forseglet sammen, idet en forseglingsforbindelse 15 er anordnet innenfor den innover-vendte kant av den øvre del 12. Tykkelsen av den øvre del 12 bestemmes hovedsakelig av materialets evne til å formes i den innover-vendte kant. Tykkelsen av materialet bestemmer imidlertid også måle- part 12, is sealed together, a sealing connection 15 being arranged within the inward-facing edge of the upper part 12. The thickness of the upper part 12 is mainly determined by the material's ability to form in the inward-facing edge. However, the thickness of the material also determines the measurement
cellens brukslevetid og respons-tid. Det vil forståes at et tykkere tynnplatemetall gir en lengre brukslevetid, men reduserer respons-tiden for den overvåkende celle. En tynnplate-tykkelse på 0,25 mm som vanligvis .anvendes i hermetikk-industrien, gir tilfredsstillende resultater når det gjelder disse ovennevnte faktorer. Tykkelsen av palladium-belegget på den indre overflate av den øvre del 12 kan være innenfor området 0,05-10 ym, fortrinnsvis 0,1-0,5 ym. the cell's service life and response time. It will be understood that a thicker thin sheet metal gives a longer service life, but reduces the response time for the monitoring cell. A thin plate thickness of 0.25 mm, which is commonly used in the canning industry, gives satisfactory results in terms of the above factors. The thickness of the palladium coating on the inner surface of the upper part 12 may be within the range of 0.05-10 ym, preferably 0.1-0.5 ym.
Inne i den hydrogen-overvåkende celle 10, i et rom definert mellom palladium-belegget 13 og den øvre overflate av metalloksyd-f yllingen 14, er det anbrakt en elektrolytt 16 og et skilleorgan 17. Elektrolytten 16 kan være en ren oppløsning av alkalihydroksyd, fortrinnsvis natrium- eller kaliumhydroksyd. i en konsentrasjon på 0,1-14 molar, fortrinnsvis 1 molar. Skilleorganet 17 tjener til å hindre partikler av metalloksyd Inside the hydrogen monitoring cell 10, in a space defined between the palladium coating 13 and the upper surface of the metal oxide filling 14, an electrolyte 16 and a separator 17 are placed. The electrolyte 16 can be a pure solution of alkali hydroxide, preferably sodium or potassium hydroxide. in a concentration of 0.1-14 molar, preferably 1 molar. The separator 17 serves to prevent particles of metal oxide
i å komme i kontakt med palladium-belegget og kan være laget av polymertibre, eksempelvis polypropylenfibre som vanligvis anvendes som skilleorganer i alkaliske batterier. in coming into contact with the palladium coating and can be made of polymer fibres, for example polypropylene fibres, which are usually used as separators in alkaline batteries.
På figur 2 er den første utførelsesform av hydrogen-sonden eller den hydrogen-overvåkende celle vist montert ved enden av et rør 18 og i elektrisk ledende forbindelse med dette. Røret 18 kan være laget av eksempelvis stål eller jern og er forsynt med en indre flens-del 19. Den nedre del 11 i målecellen 10 er isolert i forhold til røret 18 In Figure 2, the first embodiment of the hydrogen probe or the hydrogen monitoring cell is shown mounted at the end of a pipe 18 and in electrically conductive connection therewith. The pipe 18 can be made of, for example, steel or iron and is provided with an inner flange part 19. The lower part 11 in the measuring cell 10 is insulated in relation to the pipe 18
ved hjelp av en isolerende ringformet pakning 20 som er montert i mellomrommet mellom den indre overflate av røret 18 og den ytre overflate av den nedre del 11. I en sentral-utboring 21 i flensdelen 19 er det montert en fjærkontakt 22 i en isolerende pakning 23. Gjennom en loddet forbindelse by means of an insulating ring-shaped gasket 20 which is mounted in the space between the inner surface of the pipe 18 and the outer surface of the lower part 11. In a central bore 21 in the flange part 19, a spring contact 22 is mounted in an insulating gasket 23 .Through a soldered connection
24 er kontakten 22 forbundet med en isolert metalltråd 2524, the contact 22 is connected with an insulated metal wire 25
for etablering av forbindelse med utvendig strøm-målings-utstyr som også er forbundet med røret 18 (ikke vist). Et korrosjonsresistent rør 26 med en innover-vendt flens 27 er montert omgivende røret 18. Røret 26 er isolert i forhold til målecellen 10 ved hjelp av en isolerende ringformet pakning 28 som er montert mellom flensen 27 og den øvre overflate av membranen 12 i målecellen. Videre kan en isolerende pakning (ikke vist) være anordnet i rommet mellom de to rør 18 og 26 for å holde rørene i avstand fra hverandre. Målecellen montert ved enden av røret 18 kan således innsettes eller uttas fra et målemiljø på i og for seg kjent måte gjennom en eller flere kuleventiler. for establishing a connection with external current-measuring equipment which is also connected to the pipe 18 (not shown). A corrosion-resistant pipe 26 with an inward-facing flange 27 is mounted surrounding the pipe 18. The pipe 26 is insulated in relation to the measuring cell 10 by means of an insulating ring-shaped gasket 28 which is mounted between the flange 27 and the upper surface of the membrane 12 in the measuring cell. Furthermore, an insulating gasket (not shown) can be arranged in the space between the two pipes 18 and 26 to keep the pipes at a distance from each other. The measuring cell mounted at the end of the pipe 18 can thus be inserted or removed from a measuring environment in a manner known per se through one or more ball valves.
På figur 3 er det vist en prototyp konstruert i henhold til prinsippene ifølge foreliggende oppfinnelse. Prototypen er betegnet 30 som helhet og omfatter et hus bestående av en nedre komponent 31 og en øvre komponent 32 laget av poly-metakrylat. De to komponenter 31 og 32 er forbundet med hverandre ved hjelp av skrueforbindelser 33 og 34 og inneslutter en membran 35 i mellomrommet mellom de to komponenter. Membranen 35 er laget av et stykke av avtynnet og finpolert tinnplate med en tykkelse på 0,25 mm og er belagt med palladium på den ene side, den side som vender mot det indre av den nedre komponent 31. Palladium-belegget er avsatt fra den følgende oppløsning: Figure 3 shows a prototype constructed according to the principles of the present invention. The prototype is designated 30 as a whole and comprises a housing consisting of a lower component 31 and an upper component 32 made of polymethacrylate. The two components 31 and 32 are connected to each other by means of screw connections 33 and 34 and enclose a membrane 35 in the space between the two components. The diaphragm 35 is made of a piece of thinned and finely polished tin plate with a thickness of 0.25 mm and is coated with palladium on one side, the side facing the interior of the lower component 31. The palladium coating is deposited from the following resolution:
pr. liter: 5 g PdCl2per liter: 5 g PdCl2
240 g Na3P04, aq240 g Na3P04, aq
55 g (NH4)3P0455 g of (NH 4 ) 3 PO 4
3.5 g benzoid-syre, pH regulert til 11 med ammoniakk. 3.5 g benzoic acid, pH adjusted to 11 with ammonia.
Arbeidsbetingelser: Temperatur 60-70°C,Working conditions: Temperature 60-70°C,
2 2
strømtetthet 2 mA/cm ,current density 2 mA/cm ,
tid 2-4 minutter.time 2-4 minutes.
Det oppnåes således et palladium-belegg med en tykkelseA palladium coating with a thickness is thus obtained
på ca. 0,1-0,2 ym. Den motsatte, ubelagte side av stål-membranen tilveiebringer et eksponert areal på 7 cm 2 innen- of approx. 0.1-0.2 ym. The opposite, uncoated side of the steel membrane provides an exposed area of 7 cm 2 within
for en sentral sirkulær fordypning i den øvre komponent 32. Membranen 35 er festet og forseglet i forhold til det indre for a central circular recess in the upper component 32. The membrane 35 is attached and sealed to the inner
av den nedre del 31 ved hjelp av en ringformet pakning 37 montert i en ringformet fordypning 38 tilveiebrakt i topp-overflaten av den nedre komponent 31. I det indre av'den nedre komponent 31 er det tilveiebrakt to ko-aksialt anordnede hulrom eller kammere henholdsvis 39 og 40. Kammeret 40 er fyllt med en metall/metalloksyd-elektrode 41 som er forbundet med en isolert metalltråd som fører gjennom en sentral ut-boring 43 i den nedre komponent 31. Metall/metalloksyd-elektroden 41 er festet i kammeret 40 ved hjelp av en pakning 44 som også forsegler kammeret 39 i forhold til omgivelsene. Pakningene 37 og 44 er laget av alkali-resistent gummi. Metall/metalloksyd-elektroden består av et nikkel-belagt stål-skall som er fyllt med en blanding av like mengder av kvikk-sølvoksyd og et pulver av metallisk sølv. Pulverene presses inn i skallet. Metalltråden 42 er loddet til den ytre overflate eller bunnoverflaten av det nikkelbelagte stål-skall. Inne i kammeret 39 er det innesluttet en elektrolytt-opp-løsning av 1 N natriumhydroksyd av høy renhet. of the lower part 31 by means of an annular gasket 37 mounted in an annular recess 38 provided in the top surface of the lower component 31. In the interior of the lower component 31 two coaxially arranged cavities or chambers are provided respectively 39 and 40. The chamber 40 is filled with a metal/metal oxide electrode 41 which is connected by an insulated metal wire leading through a central bore 43 in the lower component 31. The metal/metal oxide electrode 41 is fixed in the chamber 40 by using a gasket 44 which also seals the chamber 39 in relation to the surroundings. Gaskets 37 and 44 are made of alkali-resistant rubber. The metal/metal oxide electrode consists of a nickel-plated steel shell which is filled with a mixture of equal amounts of mercury-silver oxide and a powder of metallic silver. The powders are pressed into the shell. The metal wire 42 is soldered to the outer surface or bottom surface of the nickel-plated steel shell. Inside the chamber 39 is contained an electrolyte solution of 1 N sodium hydroxide of high purity.
Ved monteringen av cellen 30 blir cellen spylt med rent nitrogen og deretter plassert i en avgasset elektrolytt-oppløsning. Mens cellen nedsenkes i elektrolytt-oppløsningen, anvendes vakuum, hvilket hjelper til å fjerne gasser før cellen lukkes. When mounting the cell 30, the cell is flushed with pure nitrogen and then placed in a degassed electrolyte solution. While the cell is immersed in the electrolyte solution, a vacuum is applied, which helps to remove gases before the cell is sealed.
Fem celler av den art som er vist på figur 3, er blitt konstruert i henhold til de ovenfor beskrevne prinsipper. De ble lagret i 24 timer i en kortsluttet tilstand. Etter at cellene hadde vært kortsluttet i 24 timer, genererte de strømmer i området 0,1-0,5 yA, typisk 0,2 yA. Da det innvendige areal av membranen" er 16 cm 2, tilsvarer de således erholdte strømmer en strømtetthet på ca. 0,01-0,03 yA/cm 2. Five cells of the type shown in Figure 3 have been constructed according to the principles described above. They were stored for 24 hours in a short-circuited condition. After the cells had been short-circuited for 24 hours, they generated currents in the range of 0.1-0.5 yA, typically 0.2 yA. As the internal area of the membrane" is 16 cm 2, the currents thus obtained correspond to a current density of approximately 0.01-0.03 yA/cm 2.
På figur 4 er et diagram for strøm generert i en prototyp celle av den art som er vist på figur 3, vist avsatt mot tiden. Cellens nullstrøm (ikke vist på figur 4) er ca. Figure 4 shows a diagram for current generated in a prototype cell of the type shown in Figure 3, plotted against time. The cell's zero current (not shown in figure 4) is approx.
0,2 yA som nevnt ovenfor. Ved tiden null nedsenkes cellen0.2 yA as mentioned above. At time zero, the cell is immersed
i en 0,2 molar P^SO^-oppløsning. I løpet av ca. 7 minutter stiger den strøm som genereres i cellen, til en verdi in a 0.2 molar P^SO^ solution. During approx. 7 minutes, the current generated in the cell rises to a value
(125 yA) på ca. 50 % av maksimal-strømmen (250 yA). Etter(125 yA) of approx. 50% of the maximum current (250 yA). After
å være stabilisert ved maksimal-strømmen blir cellen tatt ut fra oppløsningen ved det tidspunkt som er indikert ved en pil på figur 4. Strømmen avtar ganske hurtig. Målecellens transient gjengivelse kan imidlertid økes (eller nedsettes) ved økning (eller nedsettelse) av tykkelsen av membranen. Gjengivelser identiske med den som er vist på figur 4, ble oppnådd i tre suksessive målinger. Cellen opp-viser således ikke hysterese. to be stabilized at the maximum current, the cell is taken out of the solution at the time indicated by an arrow in Figure 4. The current decreases quite quickly. However, the transient rendering of the measuring cell can be increased (or decreased) by increasing (or decreasing) the thickness of the membrane. Renderings identical to that shown in Figure 4 were obtained in three successive measurements. The cell thus does not exhibit hysteresis.
På figur 5 er en andre utførelsesform av hydrogen-målesonden eller hydrogen-detekteringscellen vist betegnet med 50 som helhet. Hydrogen-målesonden 50 omfatter et føler-element, dvs. en membran, av en kort lengde av et tynnvegget stål- eller jern-rør 51 som er lukket ved sin ene ende 51a. Den innvendige overflate av røret 51 kan være forsynt med In Figure 5, a second embodiment of the hydrogen measuring probe or hydrogen detection cell is shown, denoted by 50 as a whole. The hydrogen measuring probe 50 comprises a sensor element, i.e. a membrane, of a short length of a thin-walled steel or iron tube 51 which is closed at one end 51a. The inner surface of the tube 51 can be provided with
et palladium-belegg, skjønt dette ikke er nødvendig for at sonden skal funksjonere riktig. Sonden innbefatter også a palladium coating, although this is not necessary for the probe to function correctly. The probe also includes
en metall/metalloksyd-elektrode omfattende en stav av en metall/metalloksyd-pulverblanding 52 som kan være av den art som er beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 3, og som er presset rundt en metall-leder 53 av eksempelvis nikkel. a metal/metal oxide electrode comprising a rod of a metal/metal oxide powder mixture 52 which may be of the type described above in connection with Figure 3, and which is pressed around a metal conductor 53 of, for example, nickel.
Et skilleorgan 54 er anordnet omgivende metall/metalloksyd-elektroden 52, 53. Skilleorganet kan være laget av eksempelvis propylenfibre. Den sammenstilte enhet av metall/metalloksyd-elektroden 52, 53 og skilleorganet 54 innpasses i en plast-propp 55 som presspasses i den åpne ende av røret 51 etter at det indre rom i røret er fylt med en avgasset elektrolytt-oppløsning 56, som kan være av den art som er beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 3. Metall-lederen 53 rager gjennom proppen 55 og er forbundet med en isolert metalltråd' 57. Røret 54 er også forbundet med en isolert metalltråd 58. Metalltrådene 57 og 58 er innrettet til å A separator 54 is arranged surrounding the metal/metal oxide electrode 52, 53. The separator can be made of, for example, propylene fibres. The assembled unit of the metal/metal oxide electrode 52, 53 and the separator 54 is fitted into a plastic plug 55 which is press-fitted into the open end of the tube 51 after the inner space in the tube has been filled with a degassed electrolyte solution 56, which can be of the type described above in connection with figure 3. The metal conductor 53 projects through the plug 55 and is connected to an insulated metal wire' 57. The pipe 54 is also connected to an insulated metal wire 58. The metal wires 57 and 58 are arranged to to
bli forbundet med ytre strøm-målingsutstyr, eksempelvis et konvensjonelt følsomt am-meter. En plastkappe 59 varme-krympes rundt den åpne ende av røret 51 og rundt metalltrådene 57 og 58. be connected to external current measuring equipment, for example a conventional sensitive ammeter. A plastic sheath 59 is heat-shrunk around the open end of the tube 51 and around the metal wires 57 and 58.
På figur 6 er en tredje utførelsesform av oppfinnelsen vist. Den på figur 6 viste utførelsesform av oppfinnelsen, betegnet med 60 som helhet, avviker bare ubetydelig fra den utførelsesform av oppfinnelsen som er vist på figur 5. Samme henvisningstall betegner således samme komponenter i de to utførelsesformer. Til forskjell fra sonden 50 omfatter sonden 60 et rør 61 av et metall som er ugjennomtrengelig for hydrogen, eksempelvis nikkel, jern/nikkel-legering eller rustfritt stål. Innsiden av røret 61 kan være dekket med en alkali-resistent emalje. Den ende av røret 61 som er motsatt den ende som er utstyrt med plast-proppen 55, er forsynt med en stål- eller jern-skive som er sveiset til røret 61. Skiven 62 utgjør metall-membranen i hydrogen-målesonden i henhold til prinsippene ifølge foreliggende oppfinnelse. De utførelsesformer av oppfinnelsen som er vist Figure 6 shows a third embodiment of the invention. The embodiment of the invention shown in Figure 6, denoted by 60 as a whole, deviates only slightly from the embodiment of the invention shown in Figure 5. The same reference numbers thus denote the same components in the two embodiments. In contrast to the probe 50, the probe 60 comprises a tube 61 of a metal which is impermeable to hydrogen, for example nickel, iron/nickel alloy or stainless steel. The inside of the tube 61 may be covered with an alkali-resistant enamel. The end of the tube 61 which is opposite to the end equipped with the plastic plug 55 is provided with a steel or iron disc which is welded to the tube 61. The disc 62 forms the metal membrane of the hydrogen measuring probe according to the principles according to the present invention. The embodiments of the invention shown
på figur 5 og figur 6, tilsiktes anvendt og er innrettet til å bli anvendt når man måler in situ, eksempelvis når metallet underkastes en elektro-galvanisk prosess. Således blir sonden dyppet i den elektro-galvaniske oppløsning for å simulere den prosess som normalt utføres i badet (eksempelvis rensning, beising, fosfatering, stripping, elektro-plettering, elektro-avsetning etc.) mens røret i hydrogen-sonden, dvs. henholdsvis rører 51 i den utførelsesform som er vist på figur 5, og røret 61 i den utførelsesform som er vist på figur 6, forbindes med ytre elektro-galvaniske strøm/spenning-genererende midler. on figure 5 and figure 6, is intended to be used and is designed to be used when measuring in situ, for example when the metal is subjected to an electro-galvanic process. Thus, the probe is dipped in the electro-galvanic solution to simulate the process normally carried out in the bath (for example cleaning, pickling, phosphating, stripping, electro-plating, electro-deposition etc.) while the tube in the hydrogen probe, i.e. respectively pipe 51 in the embodiment shown in Figure 5, and pipe 61 in the embodiment shown in Figure 6, are connected to external electro-galvanic current/voltage generating means.
Den lange og slanke form av den hydrogen-sonde 60 som er vist på figur 6, tilveiebringer ytterligere nyttige egenskaper. Formen på hydrogen-sonden gjør den således lett å tilpasse The long and slender shape of the hydrogen probe 60 shown in Figure 6 provides additional useful features. The shape of the hydrogen probe thus makes it easy to adapt
til en "adkomst-anordning". Videre gjør lengden av hydrogen-sonden når den er kombinert med et rør med lav varmelednings-evne, eksempelvis et rør av rustfritt stål eller jern/nikkel-legering, det mulig å anvende kjøling på den ende av røret som er forsynt med plast-proppen 55, mens den ende av røret som er forsynt med metallskiven 62, holdes ved en betydelig høyere temperatur i det galvaniske bad. Målingens temperatur-avhengighet blir således redusert. Kombinasjonen av et hydrogen-ugjennomtrengelig me.tallrør 61 og hydrogen-gjennomtrengelig metallskive 62 gjør det mulig å utføre målinger på spesielle, eventuelt bruker-leverte jern- eller stål-materialer. to an "access device". Furthermore, the length of the hydrogen probe when combined with a tube of low thermal conductivity, for example a tube of stainless steel or iron/nickel alloy, makes it possible to apply cooling to the end of the tube which is provided with the plastic plug 55, while the end of the tube which is provided with the metal disc 62 is kept at a significantly higher temperature in the galvanic bath. The temperature dependence of the measurement is thus reduced. The combination of a hydrogen-impermeable metal tube 61 and hydrogen-permeable metal disk 62 makes it possible to carry out measurements on special, possibly user-supplied iron or steel materials.
På figur 7 og 8 er en fjerde utførelsesform av hydrogen- måleinnretningen eller en såkalt "Patch Cell" vist. Den "Patch Cell" som er vist på figur 7 og 8, er betegnet med 70 og innrettet til å bli montert på en ytre overflate av en stål- eller jern-vegg som er utsatt for korrosjon. Nevnte "Patch Cell" er således innrettet til å detektere og måle hydrogen som trenger gjennom stål-veggen og frigjøres fra den ytre overflate av jern- eller stål-veggen innenfor et måleområde som bestemmes av de fysiske dimensjoner av måleinnretningen. Figur 7 er et vertikalsnitt av måleinnretningen 70 sammenstillet og klar til bruk, mens figur 8 er et utspilt bilde derav. Samme henvisningstall betegner således tilsvarende deler på figur 7 og 8. Måleinnretningen 70 omfatter en ytre beskyttende folie 71 av et egnet plastmateriale som er bøyelig, sterkt og uelastisk, eksempelvis Mylar ®. Et tynt metall-lag 72 er godt bundet til plastfolien 71 og utgjør en metallkomponent av en metall/metalloksyd-elektrode i måleinnretningen. Metall-laget 72 kan være fremstilt av hvilket som helst hensiktsmessig metall, eksempelvis nikkel eller sølv. Bortsett fra at plastfolien 71 understøtter metall-laget 72 gir den beskyttelse og isolering for metall-laget i forhold til omgivelsene. Metall-laget kan være avsatt som et tynt metall-belegg på plastfolien 71. Metalloksyd-komponenten i metall/metalloksyd-elektroden er betegnet med henvisningstallet 73. Metalloksydet kan være laget av en blanding av metalloksyd-pulver og metallpulver som presses til en intim blanding, hvilken også inneholder et binde-middel om det ønskes. Metalloksyd-komponenten påføres på metallkomponenten i metall/metalloksyd-elektroden, dvs. det metalliske lag 72, eksempelvis ved tykk- film-teknikk. Figures 7 and 8 show a fourth embodiment of the hydrogen measuring device or a so-called "Patch Cell". The "Patch Cell" shown in Figures 7 and 8 is designated 70 and is adapted to be mounted on an outer surface of a steel or iron wall which is subject to corrosion. Said "Patch Cell" is thus designed to detect and measure hydrogen that penetrates through the steel wall and is released from the outer surface of the iron or steel wall within a measuring range determined by the physical dimensions of the measuring device. Figure 7 is a vertical section of the measuring device 70 assembled and ready for use, while Figure 8 is an expanded image thereof. The same reference number thus denotes corresponding parts in Figures 7 and 8. The measuring device 70 comprises an outer protective foil 71 of a suitable plastic material which is flexible, strong and inelastic, for example Mylar ® . A thin metal layer 72 is firmly bonded to the plastic foil 71 and constitutes a metal component of a metal/metal oxide electrode in the measuring device. The metal layer 72 can be made of any suitable metal, for example nickel or silver. Apart from the fact that the plastic foil 71 supports the metal layer 72, it provides protection and insulation for the metal layer in relation to the surroundings. The metal layer can be deposited as a thin metal coating on the plastic foil 71. The metal oxide component in the metal/metal oxide electrode is denoted by the reference number 73. The metal oxide can be made from a mixture of metal oxide powder and metal powder which is pressed into an intimate mixture , which also contains a binder if desired. The metal oxide component is applied to the metal component in the metal/metal oxide electrode, i.e. the metallic layer 72, for example by thick film technology.
I likhet med de ovenfor beskrevne utførelsesformer av oppfinnelsen omfatter måleinnretningen 70 en metallmembran som består av en folie 77 av et metall som er gjennomtrengelig for hydrogen, eksempelvis palladium eller jern belagt med palladium på begge sider. I likhet med kombinasjonen av plastfolien 71 og metall-laget 72 er metallfolien eller membranen 77 godt bundet til en understøttende plastfolie 78. Plastfolien 78 er imidlertid forsynt med flere hull 79 for tilveiebringelse av ytre adgang til membranen 77. Alternativt kan plastfolien være laget av et materiale som er gjennom trengelig for hydrogen, eksempelvis polytetrafluoretylen (Teflon ). Like the above described embodiments of the invention, the measuring device 70 comprises a metal membrane which consists of a foil 77 of a metal which is permeable to hydrogen, for example palladium or iron coated with palladium on both sides. Similar to the combination of the plastic foil 71 and the metal layer 72, the metal foil or membrane 77 is firmly bonded to a supporting plastic foil 78. However, the plastic foil 78 is provided with several holes 79 for providing external access to the membrane 77. Alternatively, the plastic foil can be made of a material that is permeable to hydrogen, for example polytetrafluoroethylene (Teflon).
Metalloksydet 73 i metall/metalloksyd-elektroden hindres i å komme i kontakt med metallmembranen 78 ved hjelp av et skilleorgan 74. Skilleorganet 74 kan være laget av et ark av alkaliresistent filterpapir, eksempelvis laget av polypropylenfibre. Kanten av skilleorganet 74 er på begge sider forsynt med lag 75 og 76 av et plastmateriale som gjennom-trenger filtermaterialet og også funksjonerer som et lim og forseglingsforbindelse når måleinnretningen sammenstiller i en varmeforseglingsprosess som skal beskrives med detaljert nedenfor. Materialet i lagene 75 og 76 må fylle to funksjoner, for det første må materialet være istand til å gjennomtrenge og fylle porene i skilleorganet, og for det andre må materialet ha klebemiddel-egenskaper for å kunne binde det metalliske lag 72 og metallmembranen 79 fast sammen og forsegle måleinnretningen . The metal oxide 73 in the metal/metal oxide electrode is prevented from coming into contact with the metal membrane 78 by means of a separator 74. The separator 74 can be made of a sheet of alkali-resistant filter paper, for example made of polypropylene fibres. The edge of the separator 74 is provided on both sides with layers 75 and 76 of a plastic material which penetrates the filter material and also functions as an adhesive and sealing compound when the measuring device is assembled in a heat sealing process which will be described in detail below. The material in the layers 75 and 76 must fulfill two functions, firstly the material must be able to penetrate and fill the pores in the separator, and secondly the material must have adhesive properties to be able to bind the metallic layer 72 and the metallic membrane 79 firmly together and seal the measuring device.
Som det vil forståes, blir plastfolien 71, det metalliske lag 72 og metalloksyd-komponenten 73 fremstilt som en enkelt enhet som skal forbindes og forsegles med en annen enhet omfattende metallmembranen 77 og plastfolien 78 ved hjelp av det klebende kantmateriale 75 og 76 på skilleorganet 74. Før måleinnretningen sammenstilles blir en elektrolytt-oppløsning anbrakt mellom metall/metalloksyd-elektroden og metallmembranen 77. Elektrolytt-oppløsningen er en avgasset alkalisk elektrolytt som fortrinnsvis dannes til en pasta under anvendelse av teknikker som er kjent fra fremstillingen av batterier. Metalloksyd-komponenten 73 og skilleorgan-arket 74 mettes med elektrolytt-oppløsning, og videre blir et lag av elektrolytt-oppløsningen påført på metallmembranen 77. Ved sammenstilling av cellen må luft (oksygen) utelukkes fra mellomrommet mellom metall/metalloksyd-elektroden og metallmembranen. Videre må elektrolytt-oppløsningen hindres i å komme kontakt med det klebende materiale 75 og 76. Cellen sammenstilles ved hjelp av passende oppvarmet redskap omfattende to deler som bringes i kontakt med kant-delene henholdsvis 71 og 78 på plastfolien og presses sammen. As will be understood, the plastic foil 71, the metallic layer 72 and the metal oxide component 73 are produced as a single unit to be connected and sealed with another unit comprising the metal membrane 77 and the plastic foil 78 by means of the adhesive edge material 75 and 76 of the separator 74 Before assembling the measuring device, an electrolyte solution is placed between the metal/metal oxide electrode and the metal membrane 77. The electrolyte solution is a degassed alkaline electrolyte which is preferably formed into a paste using techniques known from the manufacture of batteries. The metal oxide component 73 and the separator sheet 74 are saturated with electrolyte solution, and further a layer of the electrolyte solution is applied to the metal membrane 77. When assembling the cell, air (oxygen) must be excluded from the space between the metal/metal oxide electrode and the metal membrane. Furthermore, the electrolyte solution must be prevented from coming into contact with the adhesive material 75 and 76. The cell is assembled using a suitable heated tool comprising two parts which are brought into contact with the edge parts 71 and 78 respectively on the plastic foil and pressed together.
Plastfolien 71, det metalliske lag 72, metallmembranenThe plastic film 71, the metallic layer 72, the metal membrane
77 og plastfolien 78 er forsynt med fliker henholdsvis 71a, 77 and the plastic film 78 are provided with tabs 71a respectively,
72a, 77a og 78a. Metallfliken 72a skal foldes rundt en metalltråd 82, og metallfliken 77a er innrettet til å foldes rundt en metalltråd 83, som vist på figur 7. Plastfliken 71a og plastfliken 78a isolerer metallflikene i forhold til hverandre og i forhold til omgivelsene. Metalltrådene 82 72a, 77a and 78a. The metal tab 72a is to be folded around a metal wire 82, and the metal tab 77a is designed to be folded around a metal wire 83, as shown in figure 7. The plastic tab 71a and the plastic tab 78a isolate the metal tabs in relation to each other and in relation to the surroundings. The metal threads 82
og 83 tilsiktes å være kortsluttet når måleinnretningen lagres og å være forbundet med ytre strøm-målingsutstyr, såsom et konvensjonelt am-meter, under anvendelsen. and 83 are intended to be short-circuited when the measuring device is stored and to be connected to external current-measuring equipment, such as a conventional ammeter, during use.
Et deksel laget av papir eller kartong plasseres på den ytre overflate av plastfolien 78 ved hjelp av et sammenpress-bart, bøyelig materiale 80 såsom skumgummi eller skumplast med selvklebende overflater for beskyttelse av de eksponerte overflateområder av metallmembranen 79 når målecellen ikke er i bruk. Den klebende overflate av materialet 80 som vender mot dekselet 81, tjener også til å feste måleinnretningen til et målested på en stål- eller jern-vegg. A cover made of paper or cardboard is placed on the outer surface of the plastic foil 78 using a compressible, flexible material 80 such as foam rubber or foam plastic with self-adhesive surfaces to protect the exposed surface areas of the metal membrane 79 when the measuring cell is not in use. The adhesive surface of the material 80 that faces the cover 81 also serves to attach the measuring device to a measuring point on a steel or iron wall.
På figur 9 er en femte utførelsesform av hydrogen-måleinnretningen ifølge oppfinnelsen vist og betegnet med 90 som helhet. Den utførelsesform av oppfinnelsen som er vist på figur 9, avviker fra de ovenfor beskrevne utførelses-former ved at innretningen omfatter to i bunn og grunn identiske deler eller halvdeler. Den første del utgjør det aktive følende element, og den annen del er nøytralisert eller in-aktiv eller innrettet til å bli nøytralisert eller inaktivert slik at den annen del utgjør et referanse-element. Ulikt den første del av måleinnretningen er den annen del eller referanse-elementet ikke tilsiktet å bli eksponert for korrosive krefter eller andre påvirkninger som skal måles. Isteden reagerer referanse-elementet bare på temperatur-variasjoner. Forbundet med hensiktsmessig kalibrert differensial-måleutstyr skaffer den første del av måleinnretningen strøm-målinger, mens den annen del eller referanse-elementet tjener temperatur-kompensasjonsformål når strøm tilføres måleutstyret. In Figure 9, a fifth embodiment of the hydrogen measuring device according to the invention is shown and denoted by 90 as a whole. The embodiment of the invention shown in Figure 9 differs from the embodiments described above in that the device comprises two essentially identical parts or halves. The first part constitutes the active sensing element, and the second part is neutralized or inactive or arranged to be neutralized or inactivated so that the second part constitutes a reference element. Unlike the first part of the measuring device, the second part or the reference element is not intended to be exposed to corrosive forces or other influences to be measured. Instead, the reference element only reacts to temperature variations. Connected to suitably calibrated differential measuring equipment, the first part of the measuring device provides current measurements, while the second part or reference element serves temperature compensation purposes when current is supplied to the measuring equipment.
Måleinnretningen 90 omfatter et metallark 91, eksempelvis et nikkel- eller sølv-ark. Metallarket 91 er felles for begge de ovenfor beskrevne deler av måleinnretningen og tilveiebringer understøttelse for disse og gir måleinnretningen som et hele fysisk styrke. På en første side av metallarket på hvilken den aktive følende del av måleinnretningen er konstruert, blir en metalloksyd-komponent 92 plassert i intim kontakt med metallarket 91. Sammen utgjør metallarket 91 og metalloksyd-komponenten 92 en første metall/- metalloksyd-elektrode hos den aktive del av måleinnretningen. Over metalloksyd-komponenten 92 er det anordnet et skilleorgan 93. Over skilleorganet 93 er det anordnet en metallmembran 94. Den første del av måleinnretningen omfatter ennvidere en elektrolytt-oppløsning som er innelukket i rommet mellom metall/metalloksyd-elektroden og metallmembranen 94. The measuring device 90 comprises a metal sheet 91, for example a nickel or silver sheet. The metal sheet 91 is common to both of the above-described parts of the measuring device and provides support for these and gives the measuring device as a whole physical strength. On a first side of the metal sheet on which the active sensing part of the measuring device is constructed, a metal oxide component 92 is placed in intimate contact with the metal sheet 91. Together, the metal sheet 91 and the metal oxide component 92 constitute a first metal/metal oxide electrode of the active part of the measuring device. Above the metal oxide component 92, a separator 93 is arranged. Above the separator 93, a metal membrane 94 is arranged. The first part of the measuring device further comprises an electrolyte solution which is enclosed in the space between the metal/metal oxide electrode and the metal membrane 94.
De ovenfor beskrevne komponenter av måleinnretningen er i bunn og grunn identiske med de tilsvarende komponenter i den utførelsesform ifølge oppfinnelsen som er vist på figur 7 og 8. En hydrogen-gjennomtrengelig plastfolie som tjener beskyttelsesformål, kan således også være anordnet slik at den dekker metallmembranen 94. The above-described components of the measuring device are basically identical to the corresponding components in the embodiment according to the invention shown in Figures 7 and 8. A hydrogen-permeable plastic foil that serves protective purposes can thus also be arranged so that it covers the metal membrane 94 .
Den annen del av måleinnretningen omfatter komponenter som i bunn og grunn er identiske med de ovenforbeskrevne komponenter, dvs. en metalloksyd-komponent 95, et skilleorgan 96, en metallmembran 97 og en elektrolytt-oppløsning innelukket i rommet mellom metall/metalloksyd-elektroden og metallmembranen 97. Den annen del av måleinnretningen 90 omfatter ennvidere en korrosjonsresistent folie 98 som full-stendig forsegler den annen del av måleinnretningen og be-skytter metallmembranen 97 når måleinnretningen utsettes for korrosive krefter. Folien 98 kan enten utgjøre en integrert del av måleinnretningen eller påføres av en bruker. Folien 98 kan således være laget av plast eller være påført som et antikorrosjonsmateriale, pasta eller lignende. The second part of the measuring device comprises components which are basically identical to the components described above, i.e. a metal oxide component 95, a separator 96, a metal membrane 97 and an electrolyte solution enclosed in the space between the metal/metal oxide electrode and the metal membrane 97. The second part of the measuring device 90 further comprises a corrosion-resistant foil 98 which completely seals the second part of the measuring device and protects the metal membrane 97 when the measuring device is exposed to corrosive forces. The foil 98 can either form an integral part of the measuring device or be applied by a user. The foil 98 can thus be made of plastic or be applied as an anti-corrosion material, paste or the like.
Hele måleinnretningen 90 sammenstilles i en varmeforseglingsprosess lignende den prosess som er beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 7 og 8. The entire measuring device 90 is assembled in a heat-sealing process similar to the process described above in connection with Figures 7 and 8.
Metallarket 91, metallmembranen 94 og metallmembranen 98 er forbundet-med individuelle metalltråder henholdsvis 99, 100, 101, og trådene 99-101 er innelukket i en felles kappe 102. The metal sheet 91, the metal membrane 94 and the metal membrane 98 are connected by individual metal wires 99, 100, 101 respectively, and the wires 99-101 are enclosed in a common jacket 102.
Det vil forståes at de ovenfor beskrevne utførelsesformer bare er illustrerende for anvendelsen av prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse. Tallrike andre utførelsesformer kan tenkes av fagfolk på området uten avvikelse fra den foreliggende oppfinnelses idé og ramme. It will be understood that the embodiments described above are only illustrative of the application of the principles of the present invention. Numerous other embodiments can be imagined by those skilled in the art without deviating from the idea and framework of the present invention.
HenvisningerReferrals
1. M.A.V. Devanathan og Z. Stachurski:1. M.A.V. Devanathan and Z. Stachurski:
Proceeding of the Royal Society, 1962, Vol A270, s.90 Proceedings of the Royal Society, 1962, Vol A270, p.90
2. M. Meron et al, Metal Progress, juli 1981, s.522. M. Meron et al, Metal Progress, July 1981, p.52
3. GB-patent nr. 1 585 0703. GB Patent No. 1,585,070
4. GB-patent nr. 1 524 0174. GB Patent No. 1,524,017
5. G. Mansfeld, S. Jeanjaquet og D.K. Roe,5. G. Mansfeld, S. Jeanjaquet and D.K. roe,
Materials Performance, februar 1982. Materials Performance, February 1982.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK86482 | 1982-02-26 | ||
DK126082 | 1982-03-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO833886L true NO833886L (en) | 1983-10-25 |
Family
ID=26064800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO833886A NO833886L (en) | 1982-02-26 | 1983-10-25 | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING HYDROGEN FLOW. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0103588A1 (en) |
JP (2) | JPS59500063A (en) |
AU (1) | AU1331083A (en) |
DK (1) | DK492183D0 (en) |
NO (1) | NO833886L (en) |
WO (1) | WO1983003007A1 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BR9501061A (en) * | 1995-03-14 | 1997-05-06 | Petroleo Brasileiro Sa | Electrochemical sensor and process for measuring hydrogen permeation |
US9054094B2 (en) | 1997-04-08 | 2015-06-09 | X2Y Attenuators, Llc | Energy conditioning circuit arrangement for integrated circuit |
US6554981B2 (en) * | 1998-09-14 | 2003-04-29 | Saudi Arabian Oil Company | Hydrogen permeation probe |
PL394698A1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-11-05 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | Probe for determining the penetration rate of hydrogen into metal and a device comprising such a probe |
CN102323205B (en) * | 2011-05-11 | 2015-03-18 | 中国科学院海洋研究所 | Method for detecting hydrogen permeation current and hydrogen distribution at metal stress corrosion crack |
US10809147B2 (en) | 2015-04-07 | 2020-10-20 | University Of New Brunswick | System and method for monitoring hydrogen flux |
ES2573178B2 (en) * | 2015-09-18 | 2017-07-31 | Universidad Complutense De Madrid | Sensor for corrosion monitoring through electrochemical impedance and noise measurements and polarization resistance and use thereof |
EP4060322A1 (en) * | 2021-03-16 | 2022-09-21 | Polski Koncern Naftowy Orlen S.A. | Probe for corrosion rate measurement |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2948237A (en) * | 1958-02-17 | 1960-08-09 | Florian C Toepel | Revolving hearth for a combustion chamber |
NL302879A (en) * | 1963-02-25 | |||
US3410780A (en) * | 1965-10-22 | 1968-11-12 | United Nuclear Corp | Electrochemical hydrogen meter |
US3629090A (en) * | 1968-09-09 | 1971-12-21 | North American Rockwell | Apparatus for measuring hydrogen absorption |
US3772178A (en) * | 1968-10-03 | 1973-11-13 | Petrolite Corp | Electrode for corrosion test |
JPS51115212A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-09 | Daido Steel Co Ltd | Apparatus for heat treatment with non-oxidizing atmosphere |
US4065373A (en) * | 1976-04-26 | 1977-12-27 | Petrolite Corporation | Hydrogen patch cell |
DE2637646B2 (en) * | 1976-08-20 | 1978-08-10 | Friedrich Wilhelm Dipl.- Ing. 5600 Wuppertal Elhaus | Heating furnace |
GB1585070A (en) * | 1977-11-22 | 1981-02-25 | Nat Res Dev | Electrochemical cell |
US4221651A (en) * | 1979-06-25 | 1980-09-09 | Rockwell International Corporation | Electrochemical cell for measuring hydrogen in metal |
-
1983
- 1983-02-01 JP JP83500472A patent/JPS59500063A/en active Granted
- 1983-02-25 WO PCT/DK1983/000022 patent/WO1983003007A1/en not_active Application Discontinuation
- 1983-02-25 AU AU13310/83A patent/AU1331083A/en not_active Abandoned
- 1983-02-25 EP EP83900780A patent/EP0103588A1/en not_active Ceased
- 1983-02-25 JP JP58500846A patent/JPS59500331A/en active Pending
- 1983-10-25 NO NO833886A patent/NO833886L/en unknown
- 1983-10-26 DK DK4921/83A patent/DK492183D0/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59500331A (en) | 1984-03-01 |
JPS59500063A (en) | 1984-01-12 |
JPH0318112B2 (en) | 1991-03-11 |
WO1983003007A1 (en) | 1983-09-01 |
DK492183A (en) | 1983-10-26 |
AU1331083A (en) | 1983-09-08 |
EP0103588A1 (en) | 1984-03-28 |
DK492183D0 (en) | 1983-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5667653A (en) | Electrochemical sensor | |
CN104515732B (en) | A kind of test metal material device of hydrogen penetrating quality under liquid high pressure | |
US20020153907A1 (en) | Sensor array for electrochemical corrosion monitoring | |
US4478704A (en) | Gas detection device | |
CN104155355A (en) | Oxygen sensor | |
US5188715A (en) | Condensate corrosion sensor | |
NO833886L (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING HYDROGEN FLOW. | |
CN104914145B (en) | A kind of hydrogen gas concentration sensor based on catalysis reaction electrochemical principle | |
Murray et al. | Utilization of the specific pseudocapacitance for determination of the area of corroding steel surfaces | |
US7459067B2 (en) | Semi-permanent reference electrode | |
JPH01129156A (en) | Electrochemical sensor for hydrogen | |
EP0993608A1 (en) | Electrochemical sensor approximating dose-response behavior and method of use thereof | |
JPH0347458B2 (en) | ||
US5736029A (en) | Amperometric dual-electrode sensors | |
CA1189570A (en) | Method and device for determining hydrogen flux | |
GB2199951A (en) | Testing steel for hydrogen embrittlement | |
EP0249267B1 (en) | Electrochemical sensor for the measurement of corrosion in metal equipment | |
JPH0212051A (en) | Apparatus and method for measuring concentration of hydrogen in water | |
JP2000275209A (en) | Hydrogen sensor | |
JPS59154351A (en) | Hydrogen ion concentration measuring apparatus | |
CN204594926U (en) | A kind of hydrogen gas concentration sensor based on catalytic reaction electrochemical principle | |
EP0363427A1 (en) | Electrochemical micro sensor | |
CN219830933U (en) | Electrochemical composite sensor | |
EP0097390A1 (en) | An electrochemical sensor and a process for measuring hydrogen activity in a metal sample or other electrical conductor. | |
JPH0368339B2 (en) |