RU205698U9 - Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водородов - Google Patents
Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водородов Download PDFInfo
- Publication number
- RU205698U9 RU205698U9 RU2021117852U RU2021117852U RU205698U9 RU 205698 U9 RU205698 U9 RU 205698U9 RU 2021117852 U RU2021117852 U RU 2021117852U RU 2021117852 U RU2021117852 U RU 2021117852U RU 205698 U9 RU205698 U9 RU 205698U9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic coating
- hydrocarbons
- hydrogen
- measuring
- platinum
- Prior art date
Links
Images
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
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области разработки газочувствительных элементов, применяемых в составе датчиков, течеискателей, газосигнализаторов, газоанализаторов, а также других приборов и систем газового анализа, может быть использована для обнаружения довзрывоопасных концентраций газообразных углеводородов на различных объектах. Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водорода, содержащий измерительный и компенсационный чувствительные элементы, выполненные в виде спиралей из платиновой проволоки, на которые нанесено керамическое покрытие, выполненное из диоксида циркония и имеющее шарообразную форму, поверхность керамического покрытия компенсационного элемента пассивирована метасиликатом натрия, а измерительный чувствительный элемент активирован платино-палладиевым катализатором, при этом в состав керамического покрытия добавлен алюминий азотнокислый, а также платино-палладиевый катализатор включен в состав керамического покрытия измерительного элемента в трехкратном размере.Техническим результатом, достигаемым заявляемой полезной моделью, является увеличение устойчивости к воздействию высоких концентраций углеводородов и водорода, механической прочности и устойчивости к каталитическим ядам.
Description
Полезная модель относится к области разработки газочувствительных элементов, применяемых в составе датчиков, течеискателей, газосигнализаторов, газоанализаторов, а также других приборов и систем газового анализа, может быть использована для обнаружения довзрывоопасных концентраций газообразных углеводородов и водорода на различных объектах.
Известен термокаталитический сенсорный модуль для обнаружения водорода (RU 167397, опубл. 10.01.2017, МПК G01N 27/16), принятый за прототип, представляющий собой термокаталитический сенсор, содержащий измерительный и компенсационный чувствительные элементы, выполненные в виде спиралей из платиновой проволоки, на которые нанесено керамическое покрытие из гамма-оксида алюминия, имеющее шарообразную форму, при этом поверхность гамма-оксида алюминия измерительного элемента активирована палладиевым катализатором, а поверхность гамма-оксида алюминия компенсационного элемента пассивирована метасиликатом натрия.
Недостатком данного сенсорного модуля является низкая устойчивость к воздействию высоких концентраций углеводородов и водорода и низкая механическая прочность.
Низкая устойчивость к воздействию высоких концентраций углеводородов и водорода обусловлена тем, что керамическая поверхность состоит из гамма-оксида алюминия. При воздействии высоких концентраций углеводородов и водорода, температура сенсора повышается, что приводит к обрыву чувствительного элемента из-за перегорания проволоки. Гамма-оксид алюминия, в отличие от диоксида циркония, имеет более высокую теплопроводность.
Низкая механическая прочность обусловлена тем, что гамма-оксид алюминия имеет меньшую трещиностойкость по отношению к диоксиду циркония.
Из уровня техники известна конструкция термокаталитического сенсора для обнаружения углеводородов (RU 201867, опубл. 18.01.2021, МПК G01N 27/16), принятого за прототип, представляющего собой термокаталитический сенсор, содержащий измерительный и компенсационный чувствительные элементы, выполненные в виде спиралей из платиновой проволоки, на которые нанесено керамическое покрытие, имеющее шарообразную форму, поверхность керамического покрытия компенсационного элемента пассивирована метасиликатом натрия, при этом, поверхность керамического покрытия измерительного элемента активирована платино-палладиевым катализатором, а керамическое покрытие выполнено из диоксида циркония.
Недостатком данного термокаталитического сенсора является низкая устойчивость к воздействию каталитических ядов, таких как сероводород (H2S), гексаметилдисилазан (C6H19NSi2).
Низкая устойчивость к воздействию каталитических ядов обусловлена тем, что платино-палладиевый катализатор находится на поверхности измерительного чувствительного элемента в виде тонкого слоя. При воздействии каталитических ядов катализатор деактивируется, что ведет к необратимому снижению чувствительности.
Техническим результатом, достигаемым заявляемой полезной моделью, является увеличение устойчивости к воздействию высоких концентраций углеводородов и водорода, механической прочности и устойчивости к каталитическим ядам.
Технический результат достигается тем, что в термокаталитическом сенсоре для обнаружения углеводородов и водорода, содержащем измерительный и компенсационный чувствительные элементы, выполненные в виде спиралей из платиновой проволоки, на которые нанесено керамическое покрытие, выполненное из диоксида циркония и имеющее шарообразную форму, поверхность керамического покрытия компенсационного элемента пассивирована метасиликатом натрия, а измерительный чувствительный элемент активирован платино-палладиевым катализатором. В состав керамического покрытия добавлен алюминий азотнокислый, а также платино-палладиевый катализатор включен в состав керамического покрытия измерительного элемента в трехкратном размере.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурами.
На фиг.1 показана схема термокаталитического сенсора.
На фиг.2 показаны чувствительные элементы.
На фиг. 3 показано соотношение устойчивости к высоким концентрация углеводорода и водорода.
На фиг. 4 - соотношение устойчивости к каталитическим ядам.
На фиг. 5 показаны результаты измерения механической прочности чувствительных элементов.
Термокаталитический сенсор для определения углеводородов и водорода содержит измерительный 1 и компенсационный 2 чувствительные элементы, выполненные в виде спиралей 3 из платиновой проволоки, на которые нанесено керамическое покрытие 4, выполненное из диоксида циркония и имеющее шарообразную форму, поверхность керамического покрытия компенсационного элемента пассивирована метасиликатом натрия 5, а измерительный чувствительный элемент активирован платино-палладиевым катализатором 6, при этом в состав керамического покрытия 4 добавлен алюминий азотнокислый 7, а также платино-палладиевый катализатор 6 включен в состав керамического покрытия 4 измерительного элемента 1 в трехкратном размере.
Экспериментальным путём установлено, что использование в качестве керамического покрытия ZrO2 и добавлении в него Al(NO3)3, позволяет добиться большей механической прочности сенсора.
На фиг. 5 представлены результаты измерения механической прочности сенсоров, чувствительные элементы которых выполнены из ZrO2 и Al2O3.
В состав керамического покрытия ZrO2+Al2O3, наносимого на измерительный чувствительный элемент, добавлен катализатор PtCl4+PdCl2 в количестве, равном 3000 млн-1. Катализатор составляет 0,3% от общего объема керамического покрытия. 3000 ppm – это количество катализатора, которое должно быть в зависимости от объема керамической основы.
Добавление катализатора PtCl4+PdCl2 в трехкратном количестве, равном 3000 млн-1, в состав керамического покрытия ZrO2 способствует существенному увеличению устойчивости сенсора к каталитическим ядам (см. соотношение устойчивости к каталитическим ядам фиг.4). Это подтверждено проведенными испытаниями термокаталитических сенсоров.
Экспериментально установлено, что сенсор, чувствительные элементы которого выполнены из ZrO2, позволяет увеличить устойчивость сенсора к воздействию высоких концентраций углеводородов и водорода по сравнению с сенсором, керамическое покрытие которого состоит из Al2O3 (см. соотношение устойчивости к высоким концентрация углеводорода и водорода на фиг. 3).
Работает термокаталитический сенсор следующим образом. Углеводороды или водород, проникают через фильтр 8, поступают в газовую камеру 9, окисляются на каталитически активном измерительном элементе 1. Во время реакции окисления, выделяется тепло, что приводит к изменению сопротивления каталитически активного элемента 1 и датчик с помощью моста Уитстона преобразует изменение температуры в сигнал, который прямо пропорционален концентрации газа.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели в устройствах, применяемых для обеспечения газовой безопасности, обеспечивает повышение устойчивости к воздействию высоких концентраций углеводородов и водорода, повышение механической прочности чувствительных элементов, а также увеличение устойчивости к воздействию каталитических ядов.
Claims (1)
- Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водорода, содержащий измерительный и компенсационный чувствительные элементы, выполненные в виде спиралей из платиновой проволоки, на которые нанесено керамическое покрытие, выполненное из диоксида циркония и имеющее шарообразную форму, поверхность керамического покрытия компенсационного элемента пассивирована метасиликатом натрия, а измерительный чувствительный элемент активирован платино-палладиевым катализатором, отличающийся тем, что в состав керамического покрытия добавлен алюминий азотнокислый, а также платино-палладиевый катализатор включен в состав керамического покрытия измерительного элемента в количестве, равном 3000 млн-1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021117852U RU205698U9 (ru) | 2021-06-20 | 2021-06-20 | Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водородов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021117852U RU205698U9 (ru) | 2021-06-20 | 2021-06-20 | Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водородов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU205698U1 RU205698U1 (ru) | 2021-07-29 |
RU205698U9 true RU205698U9 (ru) | 2021-12-08 |
Family
ID=77197057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021117852U RU205698U9 (ru) | 2021-06-20 | 2021-06-20 | Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водородов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU205698U9 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU356541A1 (ru) * | А. П. Мельник, В. П. Войтович, С. Н. Зиберова , Л. А. Кулин | Способ изготовления чувствительных термокаталитических элементов | ||
DE2150863A1 (de) * | 1971-10-12 | 1973-04-26 | Inst Gornogo Dela Imeni Skochi | Verfahren zur herstellung von messfuehlern fuer thermochemische gasanalyseneinrichtungen |
SU1543328A1 (ru) * | 1987-03-27 | 1990-02-15 | Днепропетровский Отдел По Разработке Контрольно-Измерительной Аппаратуры Всесоюзного Научно-Исследовательного Института Горноспасательного Дела | Способ изготовлени чувствительного элемента термокаталитического датчика |
RU167397U1 (ru) * | 2016-08-04 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точной механики" | Термокаталитический сенсорный модуль |
RU196424U1 (ru) * | 2019-08-23 | 2020-02-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точной механики" | Термокаталитический газовый сенсор для селективного обнаружения водорода |
RU201867U1 (ru) * | 2020-08-14 | 2021-01-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭРИС" | Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов |
-
2021
- 2021-06-20 RU RU2021117852U patent/RU205698U9/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU356541A1 (ru) * | А. П. Мельник, В. П. Войтович, С. Н. Зиберова , Л. А. Кулин | Способ изготовления чувствительных термокаталитических элементов | ||
DE2150863A1 (de) * | 1971-10-12 | 1973-04-26 | Inst Gornogo Dela Imeni Skochi | Verfahren zur herstellung von messfuehlern fuer thermochemische gasanalyseneinrichtungen |
SU1543328A1 (ru) * | 1987-03-27 | 1990-02-15 | Днепропетровский Отдел По Разработке Контрольно-Измерительной Аппаратуры Всесоюзного Научно-Исследовательного Института Горноспасательного Дела | Способ изготовлени чувствительного элемента термокаталитического датчика |
RU167397U1 (ru) * | 2016-08-04 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точной механики" | Термокаталитический сенсорный модуль |
RU196424U1 (ru) * | 2019-08-23 | 2020-02-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точной механики" | Термокаталитический газовый сенсор для селективного обнаружения водорода |
RU201867U1 (ru) * | 2020-08-14 | 2021-01-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭРИС" | Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU205698U1 (ru) | 2021-07-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6319375B1 (en) | Apparatus for identifying a gas | |
US5338515A (en) | SO2 sensor | |
US6435003B1 (en) | Method of identifying a gas and associated apparatus | |
Bíró et al. | ALD nano-catalyst for micro-calorimetric detection of hydrocarbons | |
JPH09501495A (ja) | 多重電極型ガスセンサーの監視 | |
Eshkobilova et al. | Thermocatalytic and Semiconductor Sensors for Monitoring Gas Mixtures | |
RU205698U9 (ru) | Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов и водородов | |
RU201867U1 (ru) | Термокаталитический сенсор для обнаружения углеводородов | |
EP0432962B1 (en) | Flammable gas detection | |
US3437446A (en) | Apparatus for and method of detecting sulfur-containing compounds | |
US4870025A (en) | Method of sensing methane gas-I | |
RU2132551C1 (ru) | Способ эксплуатации газового датчика | |
JP2008530527A (ja) | 迅速応答ガス検出素子 | |
RU196424U1 (ru) | Термокаталитический газовый сенсор для селективного обнаружения водорода | |
JP3919405B2 (ja) | 可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法 | |
Ergashboyevna et al. | Selective thermocatalytic sensor for natural gas monitoring | |
US10689683B2 (en) | Systems and methods for determining the concentrations of multiple species using multiple sensors | |
Lv et al. | A catalytic sensor using MEMS process for methane detection in mines | |
RU2623828C2 (ru) | Способ измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа | |
JPS6118451Y2 (ru) | ||
Gentry | Catalytic devices | |
Viricelle et al. | Development of a YSZ based Oxygen and Hydrocarbon sensors for combustion control unit | |
RU18582U1 (ru) | Термокаталитический газоанализатор | |
JP3408897B2 (ja) | ガソリン・軽油識別装置及び識別方法 | |
El-Safoury et al. | P1. 5 The Optimization of a Photoacoustic Refrigerant Sensor System Using a Three-Chamber Concept |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK9K | Obvious and technical errors in the register or in publications corrected via the gazette [utility model] |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4K- IN JOURNAL 22-2021 FOR INID CODE(S) (54) |
|
TH91 | Specification republication (utility model) |