RU2095801C1 - Чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях - Google Patents
Чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2095801C1 RU2095801C1 RU95121246A RU95121246A RU2095801C1 RU 2095801 C1 RU2095801 C1 RU 2095801C1 RU 95121246 A RU95121246 A RU 95121246A RU 95121246 A RU95121246 A RU 95121246A RU 2095801 C1 RU2095801 C1 RU 2095801C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- partial pressure
- sulfur oxides
- sensitive electrode
- gas mixes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, касается чувствительного электрода датчика окислов серы и может быть использовано в различных отраслях промышленности и энергетики, а также для мониторинга окружающей среды. Задача, решаемая изобретением, снижение рабочих температур чувствительного элемента датчика парциального давления окислов серы при наличии высокой чувствительности и селективности в присутствии NO2, а также снижение стоимости. Разработан чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях, состоящий из или смеси мелкодисперсных порошков Zr и ZrO2, взятых в определенном молярном соотношении. 2 табл.
Description
Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться в различных отраслях промышленности и энергетики для определения содержания SOx в газовом потоке, а также для мониторинга окружающей среды. Изобретение касается чувствительного электрода датчика окислов серы.
Известен чувствительный элемент датчика SO2 в газовых смесях A10, где в качестве чувствительного электрода используют VO2
Ag/Ag2SO4/Li 2 SO4-Al2O3/Vo2 [1]
Этот элемент работает в диапазоне температур 350 500oC и его показания слабо зависят от давления O2. В то же время он обладает довольно низкой чувствительностью к SO2 (приблизительно 40 мв/порядок) и недостаточно высокой стабильностью, особенно в присутствии примеси окислов азота NOx.
Ag/Ag2SO4/Li 2 SO4-Al2O3/Vo2 [1]
Этот элемент работает в диапазоне температур 350 500oC и его показания слабо зависят от давления O2. В то же время он обладает довольно низкой чувствительностью к SO2 (приблизительно 40 мв/порядок) и недостаточно высокой стабильностью, особенно в присутствии примеси окислов азота NOx.
В большинстве известных чувствительных элементов датчиков парциального давления SOx в качестве чувствительного электрода используют платину
Ag/Ag2SO4-K 2 SO4/K2SO4/Pt [2] (2)
Ag/Ag2SO4-Li 2 SO4/Pt [3] (3)
Ag/Ag2SO4-Ba 2 SO4/Pt[4] (4)
Наиболее близким техническим решением является чувствительный элемент (4), содержащий электролит Ag2SO 4 -Li2SO4, серебряный электрод сравнения и чувствительный электрод из Pt [4] Этот электрод работает достаточно стабильно и селективно, его чувствительность к SO2 достигает 80 мв/порядок.
Ag/Ag2SO4-K 2 SO4/K2SO4/Pt [2] (2)
Ag/Ag2SO4-Li 2 SO4/Pt [3] (3)
Ag/Ag2SO4-Ba 2 SO4/Pt[4] (4)
Наиболее близким техническим решением является чувствительный элемент (4), содержащий электролит Ag2SO 4 -Li2SO4, серебряный электрод сравнения и чувствительный электрод из Pt [4] Этот электрод работает достаточно стабильно и селективно, его чувствительность к SO2 достигает 80 мв/порядок.
Однако электрод имеет следующие недостатки: высокую стоимость; работает только при высоких температурах (выше 500oC), при снижении температуры падает чувствительность и стабильность из-за загрязнения электрода вследствие ухудшения десорбции газов.
В изобретении решается задача снижения рабочих температур чувствительного элемента датчика парциального давления окислов серы при наличии высокой чувствительности и селективности в присутствии NO2, а также снижение стоимости.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в качестве электрода, чувствительного к SOx, используют Zr или смесь мелкодисперсных порошков Zr и ZrO2, взятых в соотношении, мол.
Zr 80 99,
ZrO2 Остальное
Работу этого чувствительного электрода в датчике парциального давления окислов серы можно проиллюстрировать следующими примерами.
ZrO2 Остальное
Работу этого чувствительного электрода в датчике парциального давления окислов серы можно проиллюстрировать следующими примерами.
Пример 1. Таблетки композита Li2 SO4-Al2O3 (при соотношении компонентов 50: 50 мол. ) и сульфата серебра спрессовывают вместе, сторону, на которой находится Ag2SO4, покрывают серебряной пастой, а к другой стороне притирают порошкообразный электрод Zr-ZrO2 (при соотношении компонентов 80 20%).
Пример 2. На таблетку композита CsHSO4-SiO2 [5] обладающего высокой проводимостью ( β 10-2Ом-1см-1) при 200oC (при соотношении компонентов 50:50 мол. ), наносят с одной стороны серебряную пасту, а с другой стороны притирают порошкообразный электрод Zr-ZrO2 (при соотношении компонентов 90:10%).
Пример 3. На таблетку композита Ag 2 SO4-LiSO4 (при соотношении компонентов 23:77 мол.) наносят с одной стороны серебряную пасту, а к другой стороне притирают порошкообразный электрод Zr-Zr2(при соотношении компонентов 99:1%).
Пример 4. На таблетку композита Ag2 SO4-Li2SO4 (при соотношении компонентов 23:77 мол.) наносят с одной стороны серебряную пасту, а с другой стороны притирают порошкообразный Zr.
Приготовленные по примерам 1 4 элементы помещают в термостатируемый объем, через который продувают газовую смесь с известным парциальным давлением SO4 со скоростью 10 20 мл/с. Значения ЭДС чувствительных элементов при различных условиях приведены в табл.1.
Из табл. 1 видно, что заявляемый электрод работает при более низких температурах 200 600oC в то время, как прототип (Pt) выше 500oC. Элементы с заявляемым электродом имеют достаточно высокую чувствительность бета80 100 мв/порядок в рабочем диапазоне температур, причем минимальное определяемое значение парциального давления SOx при 200oC составляет 10ppm, тогда как в случае с Pt чувствительность значительно ухудшается при снижении температуры. В чувствительных элементах с заявляемым электродом присутствие NO2 в концентрации ниже, чем 104ppm не влияет на ЭДС элементов, а в прототипе при снижении рабочей температуры влияние NO2 становится существенным при меньших концентрациях.
Высокие чувствительность и селективность электрохимических ячеек с заявляемым электродом, по-видимому, обусловлена его адсорбционными и каталитическими свойствами. В чувствительных элементах с Pt электродом при низких температурах возможна конкурирующие процессы адсорбции как SO2, так и NO2, вследствие чего такие элементы не обладают достаточной селективностью в некотором диапазоне концентраций газов, и лишь при T>500oC идет преимущественная адсорбция SOx. На заявляемом электроде как при высоких, так и при низких температурах, в том числе в присутствии NO2 до преимущественно адсорбируется SOx
В электрохимических датчиках парциального давления Sox в присутствии NO2 на Pt-электроде могут протекать 2 конкурирующие реакции
NO2 + 1/2O2 + e- _→ NO (1),
SO2 + O2 + 2e- _→ SO (2)
Цирконий выступает в качестве катализатора только реакции (2) окисления серы, вследствие чего эта реакция доминирует, а реакция (1) ингибируется и протекает только при достаточно высоких парциальных давлениях окисла азота. Платина катализирует как реакцию (1), так и (2).
В электрохимических датчиках парциального давления Sox в присутствии NO2 на Pt-электроде могут протекать 2 конкурирующие реакции
NO2 + 1/2O2 + e- _→ NO
SO2 + O2 + 2e- _→ SO
Цирконий выступает в качестве катализатора только реакции (2) окисления серы, вследствие чего эта реакция доминирует, а реакция (1) ингибируется и протекает только при достаточно высоких парциальных давлениях окисла азота. Платина катализирует как реакцию (1), так и (2).
Из таблицы видно, что увеличение содержания ZrO2 в электроде более 20% приводит к значительному увеличению времен отклика датчика вследствие того, что удельное сопротивление электрода резко возрастает.
Литература
1. Э. Ф.Хайретдинов, Н.Ф.Уваров, В.Г.Пономарева, Патент РФ N 2038591, G 01 N 27/407, регистр. 27.06.95.
1. Э. Ф.Хайретдинов, Н.Ф.Уваров, В.Г.Пономарева, Патент РФ N 2038591, G 01 N 27/407, регистр. 27.06.95.
2. M.Gauthier, F.Chamberlend, "Solid state detectors for the potentiometric determination of gaseous oxides", J.Electrochem. Soc. 124, (1977), pp. 1579 1588.
3. W. L. Worrell apd Q.G.Liu, "A pew sulfur dioxide sensor usinga novel two-phase slid-sulfate electrolyte", J.Electroanal. Chem. 168, (1984), pp. 355 362. (прототип)
4. N.Yamaguchi, G.Adachi, J.Shiokawa, H.Yochioka, "Sulfur oxide gas sensor based on Na2SO4-containing comrosites", Solid State Ionics, 1986, vol. 20, pp. 153 160.
4. N.Yamaguchi, G.Adachi, J.Shiokawa, H.Yochioka, "Sulfur oxide gas sensor based on Na2SO4-containing comrosites", Solid State Ionics, 1986, vol. 20, pp. 153 160.
5. V.G.Ponomareva, G.V.Lavrova, N.F.Uvarov, E.F.Hairetdinov, "Comrosite solid electrolite in the CsHsO4-SiO2 system", Solid State Ionics, 1995, in press.
Claims (1)
- Чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях, содержащий металл, отличающийся тем, что он состоит из Zr или смеси мелкодисперсных порошков Zr и ZrO2, взятых в соотношении, моль.Zr 80 99
ZrO2 Остальноет
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95121246A RU2095801C1 (ru) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | Чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95121246A RU2095801C1 (ru) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | Чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2095801C1 true RU2095801C1 (ru) | 1997-11-10 |
RU95121246A RU95121246A (ru) | 1998-01-20 |
Family
ID=20174753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95121246A RU2095801C1 (ru) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | Чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2095801C1 (ru) |
-
1995
- 1995-12-14 RU RU95121246A patent/RU2095801C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. W.L.Morrell and Q.G.Liu "A new sulfir dioxide sensor usinga novel two-phase solid-sulfate electrolyte", J.Elestroanal. Chem., 168, (1984) pp.355-362. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2278321B1 (en) | A sensor for measuring a target component in gaseous or liquid samples | |
JP3851561B2 (ja) | フィルム形固体ポリマーイオノマーセンサー及びセンサーセル | |
Knake et al. | Amperometric sensing in the gas-phase | |
EP0460519A2 (en) | Metal-free buffer for ion selective electrode-based assays | |
US20040129565A1 (en) | Film-type solid polymer ionomer sensor and sensor cell | |
US5683570A (en) | Gas detection method | |
US4816749A (en) | Electrocemical sensor | |
US6808618B2 (en) | Chemical sensing apparatus and methods | |
Jacquinot et al. | Amperometric detection of NO and NO2 in the ppb range with solid-polymer electrolyte membrane supported noble metal electrodes | |
Mukundan et al. | Nitrogen oxide sensors based on yttria-stabilized zirconia electrolyte and oxide electrodes | |
EP0993607B1 (en) | Apparatus and method for measuring the composition of gases using ionically conducting electrolytes | |
RU2095801C1 (ru) | Чувствительный электрод электрохимического датчика парциального давления окислов серы в газовых смесях | |
Bergman | The voltammetry of some oxidising and reducing toxic gases direct from the gas phase, at gold and platinum metallised-membrane electrodes in acid and alkali | |
US3830709A (en) | Method and cell for sensing nitrogen oxides | |
US20060249385A1 (en) | Chemical sensing apparatus | |
Huang et al. | Electrochemical sensing of gases based on liquid collection interfaces | |
Roh et al. | Gold film amperometric sensors for NO and NO 2 | |
RU2038591C1 (ru) | Чувствительный элемент датчика парциального давления so2 в газовых смесях | |
Schubert | Interaction of NO x and Cu at various relative humidities | |
SU1464686A1 (ru) | Чувствительный элемент датчика водорода | |
Binding et al. | Simultaneous determination of airborne acetaldehyde, acetone, 2-butanone, and cyclohexanone using sampling tubes with 2, 4-dinitrophenylhydrazine-coated solid sorbent | |
Allen | An absolute galvanic detector for nitrogen dioxide | |
WO1995030145A1 (en) | Gas analysis apparatus | |
Rizov et al. | Differential flow injection potentiometry | |
Estenfelder et al. | Simultaneous determination of reaction kinetics and oxygen activity during selective oxidation of an aldehyde over an oxidic multicomponent catalyst |