PL78673B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano:.30.09.1975 78673 KI. 421, 4/16 MKPCOln 27/26 Twórcywynalazku: Jan Izydorczyk, Walery Misniakiewicz, Krystyna Raszka, Edmund Romer Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Membranowy czujnik elektrochemiczny do okreslania cisnienia czastkowego tlenu w gazach Przedmiotem wynalazku jest membranowy czujnik elektrochemiczny sluzacy do okreslania cisnienia czastkowego tlenu w gazach przy podwyzszonych i zmiennych cisnieniach calkowitych.Znane membranowe czujniki elektrochemiczne do oznaczania tlenu zarówno w gazach jak i roztworach cieklych spelniaja dobtze swoja role jedynie przy cisnieniach zewnetrznych niewiele rózniacych sie od atmosfe¬ rycznego, W przypadku podwyzszonych, a szczególnie zmiennych cisnieniach ich stosowanie jest zawodne z uwa¬ gi na mozliwosc deformacji membrany, wyciekania elektrolitu i wydzielania sie przy dekompresji rozpuszczo¬ nych gazów w elektrolicie w postaci pecherzyków.Czujnik elektrochemiczny umozliwiajacy pomiar pod podwyzszonym i zmiennymi cisnieniami posiada skomplikowane rozwiazanie kompensacji cisnienia zewnetrznego oparte np. o stosowanie elastycznych przegród.Wszystkie te konstrukcje wymagaja wysokiej precyzji wykonania elementów czujnika oraz wykluczaja mozliwosc szybkiej i prostej regeneracji zuzytego czujnika.Celem wynalazku jest czujnik elektrochemiczny o prostej konstrukcji umozliwiajacy pomiar cisnienia czastkowego tlenu przy duzych i zmiennych cisnieniach calkowitych.Cel tan zostal osiagniety przez skonstruowanie czujnika, w którym elektrody sa oddzielone od siebie materialem elektroizolacyjnym, a polaczenie elektrolityczne miedzy tymi elektrodami stanowi warstewka bar¬ dzo cienkiego o stalej grubosci filmu elektrolitu w postaci roztworu o duzej lepkosci i w którym powierzchnia czolowa katody i przykatodowa czesc materialu elektroizolacyjnego jest tak wyksztalcona, aby umozliwila równomierny docisk membrany do tej powierzchni za pomoca elementu elastycznego.W czujniku wedlug wynalazku zastosowano elektrolit w postaci roztworu o duzej lepkosci i zapewniono polaczenie elektrolityczne miedzy elektrodami w postaci bardzo cienkiego filmu elektrolitu, przy czym do elektrolitu wprowadzono dodatek substancji o charakterze koloidu jonowego, dzieki czemu obnizono powaznie rozpuszczalnosc gazów w elektrolicie. To obnizenie rozpuszczalnosci w polaczeniu z nieznaczna iloscia elektro¬ litu stanowiacego kontakt elektrolityczny miedzy elektrodami zapobiega wydzielaniu sie pecherzyków gazu w przestrzeni przykatodowej przy obnizeniu cisnienia zewnetrznego.2 78673 Czujnik wedlug wynalazku posiada prosta budowe i umozliwia latwa regeneracje ogniwa droga oczyszcze¬ nia elektrod oraz wymiany zuzytego elektrolitu i membrany. Czujnik charakteryzuje sie bardzo malymi rozmia¬ rami i nieznacznym ciezarem. Polaczenie elektrolityczne miedzy elektrodami w postaci bardzo cienkiego filmu elektrolitu o duzej lepkosci uniemozliwia wedrówke produktów utlenienia od anody do katody. Dzieki temu zwieksza sie dlugotrwalosc pracy czujnika. Zastosowanie elektrolitu o duzej lepkosci zapewnia ponadto odpor¬ nosc czujnika na wstrzasy i prawidlowa prace niezaleznie od polozenia czujnika.Czujnik wedlug wynalazku przedstawiono w przykladzie wykonania na rysunku.Czujnik wedlug wynalazku sklada sie z korpusu 1, w którym osiowo osadzona jest cylindryczna kolumna 2. W czolowej czesci kolumny 2 osadzona jest katoda zlota 3. Wspólosiowo z kolumna 2 osadzona jest w kor¬ pusie 1 anoda kadmowa 4 o ksztalcie grubosciennej rurki otaczajacej kolumne 2. Na boczna powierzchnie anody 4, czolo kolumny 2 oraz katode 3 nalozona jest warstwa elektrolitu w postaci pasty, a na niej membrana 5 przepuszczalna dla tlenu, umocowana za pomoca pierscienia gumowego 6. Membrane 5 stanowi krazek folii najczesciej polietylenowej lub teflonowej. Membrana 5 jest dociskana do katody 3 i czola kolumny 2 za pomoca pierscienia gumowego 7 i nakretki 8, dzieki czemu uzyskuje sie polaczenie elektrolityczne miedzy katoda 3 i anoda 4 w postaci bardzo cienkiego i o stalej grubosci filmu elektrolitu. W dnie nakretki 8 osiowo wykonany jest otwór celem zapewnienia kontaktu ukladu katodowego z badanym gazem. Korpus 1, kolulnna 2 i nakretka 8 wykonane sa z tworzywa o dobrych wlasnosciach elektroizolacyjnych.Dzialanie czujnika jest nastepujace. Tlen z badanej atmosfery poprzez otwór w dnie nakretki 8 dyfunduje przez membrane 5 do przestrzeni przykatodowej. Na powierzchni katody 3 tlen ulega fedukcji do jonów wodoro¬ tlenowych. Na anodzie 4 zachodzi odpowiednia reakcja utlenienia. W wyniku tego w obwodzie zewnetrznym czujnika plynie prad, którego natezenie jest wprost proporcjonalne do cisnienia czastkowego.tlenu w badanej atmosferze. Wartosc natezenia pradu mierzy sie odpowiednim urzadzeniem pomiarowym.Konstrukcja czujnika umozliwia staly docisk membrany do katody 3 i czola kolumny 2. Zapewnia to, ze w warunkach zmiennego cisnienia zewnetrznego nie ulega zmianom geometria ukladu katoda-film elektroli¬ tu — membrana. W ten sposób zagwarantowana jest rzetelnosc wskazan czujnika przy podwyzszonych i zmien¬ nych cisnieniach badanego gazu. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Membranowy czujnik elektrochemiczny do okreslania cisnienia czastkowego tlenu w gazach skladajacy sie z dwóch elektrod, elektrolitu i membrany, znamienny tym, ze elektrody (3) i (4) sa oddzielone od siebie materialem elektroizolacyjnym (2) a polaczenie elektrolityczne miedzy tymi elektrodami (3), (4) stanowi wars¬ tewka bardzo cienkiego o stalej grubosci filmu elektrolitu w postaci roztworu o duzej lepkosci, przy czym po¬ wierzchnia czolowa katody (3) i przykatodowa czesc materialu elektroizolacyjnego (2) jest tak wyksztalcona aby umozliwiala równomierny docisk membrany (5) do tej powierzchni za pomoca elementu elastycznego (7).KJ.421,4/16 78673 MKPGOln 27/26 do-;mi«r»n'k* r • PL