RU2094795C1 - Sensitive element of electrochemical sensor of partial pressure of hydrogen in gas mixtures - Google Patents
Sensitive element of electrochemical sensor of partial pressure of hydrogen in gas mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094795C1 RU2094795C1 RU96115692A RU96115692A RU2094795C1 RU 2094795 C1 RU2094795 C1 RU 2094795C1 RU 96115692 A RU96115692 A RU 96115692A RU 96115692 A RU96115692 A RU 96115692A RU 2094795 C1 RU2094795 C1 RU 2094795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- sensitive element
- partial pressure
- gas mixtures
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться в химической, электронной и в других отраслях промышленности и энергетики, а также службами техники безопасности для определения парциального давления H2 в газовых смесях.The invention relates to analytical instrumentation and can be used in chemical, electronic and other industries and energy, as well as safety services to determine the partial pressure of H 2 in gas mixtures.
Известен чувствительный элемент электрохимического датчика H2 потенциометрического типа, работающий в диапазоне температур 20-200oС, состоящий из 2-х электродов, один из которых изготовлен из Pt, а другой из Ag, Tl, TiHx или ZrHx, между которыми помещен тонкий слой электролита Zr(HPO4)• 2H2O [1] Значения ЭДС, возникающей между электродами, зависят от давления водорода. Такой чувствительный элемент позволяет измерять парциальные давления водорода в диапазоне 10-105 ppm.A known element of the electrochemical sensor H 2 potentiometric type, operating in the temperature range of 20-200 o C, consisting of 2 electrodes, one of which is made of Pt, and the other of Ag, Tl, TiHx or ZrHx, between which a thin layer is placed electrolyte Zr (HPO 4 ) • 2H 2 O [1] The values of the EMF arising between the electrodes depend on the hydrogen pressure. Such a sensitive element allows to measure the partial pressure of hydrogen in the range of 10-10 5 ppm.
Недостаток данного элемента заключается в том, что измерения можно проводить только в присутствии паров воды, т.е. только во влажной атмосфере. В противном случае происходит быстрая дегидратация электролита и, как следствие, деградация чувствительного элемента. The disadvantage of this element is that measurements can only be carried out in the presence of water vapor, i.e. only in a humid atmosphere. Otherwise, there is a rapid dehydration of the electrolyte and, as a consequence, the degradation of the sensitive element.
Наиболее близким техническим решением является чувствительный элемент, представляющий собой твердотельную гальваническую цепь [2]
,
где в качестве электролита (ТЭ) используют композиты, представляющие собой смесь Sb2O5 и одной из солей цезия с общей формулой CsHx(ЭО4)2, где Э s или P, x 3 или 5. Данный элемент работает стабильно при комнатной температуре в реальных газовых смесях с переменной влажностью.The closest technical solution is a sensitive element, which is a solid-state galvanic circuit [2]
,
where composites are used as the electrolyte (TE), which are a mixture of Sb 2 O 5 and one of the cesium salts with the general formula CsH x (EO 4 ) 2 , where E s or P,
Недостатком данного элемента является узкий диапазон рабочих температур. При Т>60oC начинается деградация элемента, по-видимому, вследствие протекания химической реакции между компонентами электролита, в результате которой образуется плохопроводящее соединение.The disadvantage of this element is the narrow range of operating temperatures. At T> 60 ° C, the degradation of the cell begins, apparently due to a chemical reaction between the electrolyte components, resulting in the formation of a poorly conductive compound.
В изобретении решается задача расширения диапазона рабочих температур чувствительного элемента датчика парциального давления водорода в газовых смесях в условиях различной влажности. The invention solves the problem of expanding the operating temperature range of the sensor element of the partial pressure of hydrogen in gas mixtures in conditions of different humidity.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в чувствительном элементе типа
в качестве твердого электролита используется композит, изготовленный из смеси MeHSO4, Me Rb, Сs, K и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении,мол.):
MeHSO4 20-70;
SiO2 Остальное
Композит, используемый в чувствительном элементе, стабилен в диапазоне температур 20-200oC, выдерживает многократное термоциклирование без изменения характеристик. Проводимость композита зависит от состава и составляет 10-2 10-6 Ом-1см-1 в рабочем интервале температур. При содержании MeHSO4 менее 20 или более 70 мол. композит имеет значительно более низкую проводимость, вследствие чего резко снижается чувствительность и увеличивается время срабатывания датчика.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the sensitive element type
as a solid electrolyte, a composite made of a mixture of MeHSO 4 , Me Rb, Cs, K and finely divided SiO 2 powder taken in the ratio, mol.) is used:
MeHSO 4 20-70;
SiO 2 Else
The composite used in the sensitive element is stable in the temperature range of 20-200 o C, can withstand repeated thermal cycling without changing the characteristics. The conductivity of the composite depends on the composition and is 10 -2 10 -6 Ohm -1 cm -1 in the operating temperature range. When the MeHSO 4 content is less than 20 or more than 70 mol. the composite has a significantly lower conductivity, as a result of which the sensitivity decreases sharply and the response time of the sensor increases.
Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.
Чувствительный элемент представляет собой таблетку из твердого электролита 1, к торцевым сторонам которого припрессованы два электрода один 2 из платины или палладия, а второй 3 из серебра с промежуточным слоем 4 из смеси Aq -Aq2SO4.The sensitive element is a tablet of
Пример 1. Берут мелкодисперсный порошок SiO2 и тщательно перемешивают его с RbHSO4 в соотношении 70 30 мол. Из смеси прессуют таблетку, на одну сторону которой напыляют электрод из смеси Ag-Ag2SO4, который покрывают серебряной пастой. Готовую таблетку прогревают при 220oC в течении 5 мин. Затем полученный таким образом чувствительный элемент помещают в термостатируемый объем с известной концентрацией водорода и измеряют значения ЭДС между электродами.Example 1. Take a fine powder of SiO 2 and mix it thoroughly with RbHSO 4 in a ratio of 70 to 30 mol. A tablet is pressed from the mixture, on one side of which an electrode is sprayed from an Ag-Ag 2 SO 4 mixture, which is coated with silver paste. The finished tablet is heated at 220 o C for 5 minutes Then, the sensing element thus obtained is placed in a thermostatically controlled volume with a known concentration of hydrogen, and the EMF values between the electrodes are measured.
Пример 2-4. В условиях примера 1 берут другие составы композита RbHSO4-SiO2. Результаты испытаний указаны в таблице.Example 2-4. In the conditions of example 1 take other compositions of the composite RbHSO 4 -SiO 2 . The test results are shown in the table.
Пример 5. В условиях примера 1 берут композит, содержащий CsHSO4 и SiO2 в соотношении 50 50 мол.Example 5. In the conditions of example 1 take a composite containing CsHSO 4 and SiO 2 in a ratio of 50 to 50 mol.
Пример 6. В условиях примера 1 берут композит, содержащий KHSO4 и SiO2 в соотношении 40 60 мол.Example 6. In the conditions of example 1 take a composite containing KHSO 4 and SiO 2 in the ratio of 40 to 60 mol.
Таким образом, предлагаемый чувствительный элемент работает при температурах 20-200oC в то время, как прототип [2] только при комнатной.Thus, the proposed sensitive element operates at temperatures of 20-200 o C while the prototype [2] only at room temperature.
Значения ЭДС (мв) чувствительных элементов различного состава при различных температурах (принятые сокращения: н/с значения нестабильны во времени) приведены в таблице. The EMF values (mv) of sensitive elements of various compositions at different temperatures (accepted abbreviations: n / s values are unstable in time) are given in the table.
Литература. Literature.
1. N.Miura, T.Harada, Y.Shimizu, N.Yamazoe /Cordless Solid State Hydrogen Sensor Using Proton Conductor Thick Film/ Sensors and Actuators, B1 (1990) р.125-129. 1. N. Miura, T. Harada, Y. Shimizu, N. Yamazoe / Cordless Solid State Hydrogen Sensor Using Proton Conductor Thick Film / Sensors and Actuators, B1 (1990) p. 125-129.
2. Патент РФ N 2038592, кл. G 01 N 27/407, 1995. 2. RF patent N 2038592, cl. G 01 N 27/407, 1995.
Claims (1)
SiO2 ОстальноенMeHSO 4 20 70
SiO 2 the rest
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96115692A RU2094795C1 (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Sensitive element of electrochemical sensor of partial pressure of hydrogen in gas mixtures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96115692A RU2094795C1 (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Sensitive element of electrochemical sensor of partial pressure of hydrogen in gas mixtures |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2094795C1 true RU2094795C1 (en) | 1997-10-27 |
RU96115692A RU96115692A (en) | 1998-05-27 |
Family
ID=20184006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96115692A RU2094795C1 (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Sensitive element of electrochemical sensor of partial pressure of hydrogen in gas mixtures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2094795C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2526220C1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Sensitive element of electrochemical hydrogen sensor in gas mixtures |
RU181295U1 (en) * | 2018-05-03 | 2018-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | HYDROGEN DETECTION DEVICE |
-
1996
- 1996-08-02 RU RU96115692A patent/RU2094795C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент СССР N 2038592, кл. G 01 N 27/407, 1995. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2526220C1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Sensitive element of electrochemical hydrogen sensor in gas mixtures |
RU181295U1 (en) * | 2018-05-03 | 2018-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | HYDROGEN DETECTION DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cranny et al. | Thick film silver-silver chloride reference electrodes | |
US5573648A (en) | Gas sensor based on protonic conductive membranes | |
WO1996024052A9 (en) | Electrochemical gas sensor | |
Miura et al. | An improved type of proton conductor sensor sensitive to H2 and CO at room temperature | |
JP3751026B2 (en) | Analysis cell | |
US4138881A (en) | Resistor-type solid electrolyte oxygen sensor | |
WO1993016377A1 (en) | Humidity sensor and its manufacture | |
EP1332358A1 (en) | Acid gas measuring sensors and method of making same | |
US4622105A (en) | Method for measuring gaseous sulfur dioxide | |
RU2094795C1 (en) | Sensitive element of electrochemical sensor of partial pressure of hydrogen in gas mixtures | |
JP3067532B2 (en) | Electrochemical element and nitrogen oxide concentration measuring device | |
RU2483300C1 (en) | Solid electrolyte sensor for amperometric measurement of gas mixture moisture | |
EP1039292B1 (en) | Method of detecting the concentration of carbon dioxide in a gas mixture | |
EP0199761A4 (en) | Sensors and method for the measurement of oxygen partial pressures in hot gases. | |
Miyazaki et al. | A new potential‐type humidity sensor using EMD‐based manganese oxides as a solid electrolyte | |
KR20060025079A (en) | Ph sensing electrode having a solid-state electrolyte layer and ph measuring system containing same | |
RU2038592C1 (en) | Sensitive member of hydrogen partial pressure electrochemical transducer in air | |
Roh et al. | Gold film amperometric sensors for NO and NO 2 | |
JPH0423212B2 (en) | ||
JP2911292B2 (en) | Humidity sensor | |
AU719581B2 (en) | Analytic cell | |
JPH04364457A (en) | Reagent developing and reagent fixing layer made of thick-film | |
JP4996171B2 (en) | Hydrogen gas sensor | |
JPH0147740B2 (en) | ||
SU1755165A1 (en) | Sensitive element for chlorine-in-air analyzer |