RU2194975C2 - Solid-state electrochemical gas analyzer for finding-out acetylene - Google Patents

Solid-state electrochemical gas analyzer for finding-out acetylene Download PDF

Info

Publication number
RU2194975C2
RU2194975C2 RU2001101095A RU2001101095A RU2194975C2 RU 2194975 C2 RU2194975 C2 RU 2194975C2 RU 2001101095 A RU2001101095 A RU 2001101095A RU 2001101095 A RU2001101095 A RU 2001101095A RU 2194975 C2 RU2194975 C2 RU 2194975C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acetylene
gas analyzer
electrolyte
electrochemical gas
finding
Prior art date
Application number
RU2001101095A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.М. Михайлова
Л.В. Никитина
В.И. Кучеренко
Original Assignee
Михайлова Антонина Михайловна
Никитина Людмила Владимировна
Кучеренко Владимир Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михайлова Антонина Михайловна, Никитина Людмила Владимировна, Кучеренко Владимир Иванович filed Critical Михайлова Антонина Михайловна
Priority to RU2001101095A priority Critical patent/RU2194975C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2194975C2 publication Critical patent/RU2194975C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

FIELD: check of content of acetylene in closed and open spaces, as well as in vapor of transformer oil which is indicative of defects in high-voltage transformers. SUBSTANCE: used as working electrode is porous carbon matrix with chemical nickel applied over entire volume. Powder-like nickel oxide is used as comparison electrode and proton-conducting solid electrolyte is used as electrolyte. EFFECT: enhanced efficiency; low cost. 2 dwg

Description

Изобретение может быть использовано в контроле за содержанием ацетилена в замкнутых и открытых пространствах, а также в парах трансформаторного масла, являющимся признаком возникающих дефектов в процессе эксплуатации трансформаторов высокого напряжения. The invention can be used in monitoring the acetylene content in closed and open spaces, as well as in transformer oil vapors, which is a sign of defects that occur during operation of high voltage transformers.

Сущность изобретения: электрохимический газоанализатор для определения ацетилена в замкнутых и открытых пространствах, а также в парах трансформаторного масла, позволяет работать при температурах 0 до 40oС, содержит рабочий электрод, представляющий собой пористую углеродную матрицу с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем, протонпроводящий твердый электролит и, в качестве электрода сравнения, оксид никеля.The inventive electrochemical gas analyzer for determining acetylene in closed and open spaces, as well as in transformer oil vapors, allows you to work at temperatures from 0 to 40 o C, contains a working electrode, which is a porous carbon matrix with chemical nickel deposited on it throughout the volume, proton-conducting solid electrolyte and, as a reference electrode, nickel oxide.

Уровень техники в данной области характеризуется общедоступными сведениями, приведенными ниже. The prior art in this area is characterized by publicly available information below.

Наиболее широкое применение для определения концентраций газов (среди которых определяемым может быть и ацетилен) в отработавших и технологических газах, а также в воздухе получили термокаталитические газоанализаторы. Применение таких газоанализаторов требует наличия вспомогательных устройств, в частности пламенной печи или камеры сгорания. Для каталитического сжигания углеводорода (например, ацетилена) служит пламенная печь с номинальной температурой от 365 до 560oС в зависимости от температуры возгорания измерительного газа, а в качестве катализатора используется палладиевый контакт [1].The most widely used for determining gas concentrations (among which acetylene can be determined) in exhaust and process gases, as well as in air, have been obtained by catalytic gas analyzers. The use of such gas analyzers requires auxiliary devices, in particular a flame furnace or a combustion chamber. For the catalytic combustion of a hydrocarbon (for example, acetylene), a flame furnace with a nominal temperature of 365 to 560 o C depending on the ignition temperature of the measuring gas is used, and a palladium contact is used as a catalyst [1].

Недостатками [1] являются:
а) наличие вспомогательных устройств для сжигания измерительного газа, т.е. работа газоанализатора при высокой температуре;
б) использование палладия, относящегося к платиновым металлам, что существенно удорожает стоимость такого устройства.
The disadvantages [1] are:
a) the availability of auxiliary devices for the combustion of the measuring gas, i.e. gas analyzer operation at high temperature;
b) the use of palladium related to platinum metals, which significantly increases the cost of such a device.

Известны также полупроводниковые чувствительные элементы, предназначенные для работы в составе приборов контроля утечек взрывоопасных и токсичных веществ восстановительного типа (в частности углеводородов). Also known are semiconductor sensitive elements designed to operate as part of leakage control devices for explosive and toxic substances of a reducing type (in particular hydrocarbons).

В способе изготовления полупроводниковых чувствительных элементов заложены следующие операции:
1) намотка термостойкой спирали из платиновой проволоки, причем эта операция контролируется с помощью измерительного микроскопа;
2) формирование на этой спирали керамического газочувствительного тела путем нанесения и прокаливания полупроводникового материала, представляющего собой гель гидроксида индия, обработанный азотной кислотой.
The method of manufacturing semiconductor sensitive elements includes the following operations:
1) winding a heat-resistant spiral of platinum wire, and this operation is controlled using a measuring microscope;
2) the formation on this spiral of a ceramic gas-sensitive body by applying and calcining a semiconductor material, which is an indium hydroxide gel treated with nitric acid.

Для стабилизации газочувствительных свойств элементы прокаливают при 850oС в течение 4 ч [2]. В основе работы такого устройства лежит изменение электропроводности керамического тела при определенных температурах под воздействием восстановительного газа.To stabilize the gas-sensitive properties, the elements are calcined at 850 o C for 4 hours [2]. The basis of the operation of such a device is a change in the electrical conductivity of a ceramic body at certain temperatures under the influence of a reducing gas.

Недостатками [2] являются:
а) использование благородных металлов (платины), что существенно удорожает газоанализатор;
б) работа данного устройства при повышенных температурах.
The disadvantages [2] are:
a) the use of noble metals (platinum), which significantly increases the cost of the gas analyzer;
b) the operation of this device at elevated temperatures.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности (работа устройства при комнатной температуре) является устройство для непрерывного определения ацетилена, образующегося под действием тлеющих разрядов в высоковольтных устройствах с масляной изоляцией. Газообразные продукты с помощью диффузии через выполненную в виде шланговой спирали полупроницаемую мембрану из политетрафторэтилена направляют в систему трубопроводов, заполненную инертным газом. Система содержит газообразную трубку с адсорбентом для ацетилена, заполненную окрашивающимся индикатором [3]. Принцип работы такого устройства основан на изменении цвета индикатора при его контакте с ацетиленом. Closest to the claimed invention in technical essence (operation of the device at room temperature) is a device for the continuous determination of acetylene formed under the action of glow discharges in high-voltage devices with oil insulation. Gaseous products by diffusion through a semi-permeable membrane made of polytetrafluoroethylene made in the form of a hose spiral are sent to a piping system filled with an inert gas. The system contains a gaseous tube with an adsorbent for acetylene filled with a colored indicator [3]. The principle of operation of such a device is based on a color change of the indicator upon its contact with acetylene.

Недостатком [3] является проведение лишь качественного анализа на содержание ацетилена. Предлагаемое же изобретение позволяет определять количественное содержание этого газа, в том числе и в высоковольтных устройствах. The disadvantage of [3] is only a qualitative analysis for the content of acetylene. The present invention allows to determine the quantitative content of this gas, including in high-voltage devices.

Целью данного изобретения является получение количественных результатов концентрации ацетилена, работа газоанализатора при комнатной температуре и обеспечение простоты и доступности измерений при относительно невысокой стоимости устройства. The aim of this invention is to obtain quantitative results of the concentration of acetylene, the operation of the gas analyzer at room temperature and ensuring the simplicity and accessibility of measurements at a relatively low cost device.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве рабочего электрода использовалась пористая углеродная матрица с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем. Электродом сравнения служил порошкообразный оксид никеля, электролитом являлась протонпроводящий твердый электролит. The essence of the invention lies in the fact that a porous carbon matrix with chemical nickel deposited on it throughout the volume was used as a working electrode. The reference electrode was powdered nickel oxide; the proton-conducting solid electrolyte was the electrolyte.

На фиг. 1 представлен разрез электрохимического газоанализатора. Где на фиг. 1 обозначены: токоотводы 1, рабочий электрод 2, твердый электролит 3, корпус ячейки (фторопласт) 4, прокладка 5, электрод сравнения 6. In FIG. 1 shows a section of an electrochemical gas analyzer. Where in FIG. 1 marked: down conductors 1, working electrode 2, solid electrolyte 3, cell body (fluoroplastic) 4, gasket 5, reference electrode 6.

Новым в предложенном техническом решении является то, что в качестве рабочего электрода использовалась пористая углеродная матрица с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем, электродом сравнения служил порошкообразный оксид никеля, электролитом являлся протонпроводящий твердый электролит. New in the proposed technical solution is that a porous carbon matrix with chemical nickel deposited on it throughout the volume was used as a working electrode, powdered nickel oxide served as the reference electrode, and the proton-conducting solid electrolyte was the electrolyte.

Электрохимический газоанализатор работает в потенциометрическом режиме. Через газоанализатор получают сигнал на содержание газа в виде ЭДС в заданном интервале концентраций. Аналитический сигнал зависимости ЭДС от концентрации ацетилена использован для построения соответствующей калибровочной кривой, по которой определяется исследуемая концентрация газа (фиг.2.). The electrochemical gas analyzer operates in potentiometric mode. Through the gas analyzer, a signal is obtained for the gas content in the form of an emf in a given concentration range. An analytical signal of the dependence of the emf on the concentration of acetylene is used to construct the corresponding calibration curve, which determines the studied gas concentration (figure 2.).

В результате аппроксимации экспериментальных данных была получена следующая формула: ΔЕ=29,92+5,25 lgC. As a result of approximation of the experimental data, the following formula was obtained: ΔЕ = 29.92 + 5.25 logC.

Список используемой литературы
1. VEB Junkalor.//JUNKALOR-Prozessgasanalysatoren. - 1985.
Bibliography
1. VEB Junkalor.//JUNKALOR-Prozessgasanalysatoren. - 1985.

2. Авторское свидетельство СССР 1614646 A, G 01 N 27/12, 1989. 2. Copyright certificate of the USSR 1614646 A, G 01 N 27/12, 1989.

3. Швейцария, патент 667740, 1989. 3. Switzerland, patent 667740, 1989.

Claims (1)

Электрохимический газоанализатор для определения концентрации ацетилена, содержащий рабочий электрод, электрод сравнения и электролит, отличающийся тем, что работает при комнатной температуре и в качестве рабочего электрода использована пористая углеродная матрица с нанесенным на нее по всему объему химическим никелем, электродом сравнения служит порошкообразный оксид никеля, в качестве электролита использован протонпроводящий твердый электролит. An electrochemical gas analyzer for determining the concentration of acetylene, containing a working electrode, a reference electrode and an electrolyte, characterized in that it operates at room temperature and a porous carbon matrix with chemical nickel deposited on it throughout the volume is used as the working electrode, powdered nickel oxide serves as the reference electrode, A proton-conducting solid electrolyte was used as an electrolyte.
RU2001101095A 2001-01-15 2001-01-15 Solid-state electrochemical gas analyzer for finding-out acetylene RU2194975C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101095A RU2194975C2 (en) 2001-01-15 2001-01-15 Solid-state electrochemical gas analyzer for finding-out acetylene

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101095A RU2194975C2 (en) 2001-01-15 2001-01-15 Solid-state electrochemical gas analyzer for finding-out acetylene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2194975C2 true RU2194975C2 (en) 2002-12-20

Family

ID=20244803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001101095A RU2194975C2 (en) 2001-01-15 2001-01-15 Solid-state electrochemical gas analyzer for finding-out acetylene

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2194975C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661074C1 (en) * 2017-07-17 2018-07-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Gas analytical equipment calibration mixtures manufacturing method using the solid state electrolysis cell
CN111413386A (en) * 2020-04-09 2020-07-14 吉林大学 Based on YSZ and MTiO3Mixed potential type acetylene sensor of sensitive electrode and preparation method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661074C1 (en) * 2017-07-17 2018-07-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Gas analytical equipment calibration mixtures manufacturing method using the solid state electrolysis cell
CN111413386A (en) * 2020-04-09 2020-07-14 吉林大学 Based on YSZ and MTiO3Mixed potential type acetylene sensor of sensitive electrode and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0851226B1 (en) Carbon monoxide gas sensor and measuring device using the same sensor
CN1050667C (en) Method of measuring the concentration of gas in a gas mixture and electrochemical sensor for determining the gas concentration
JPH11223617A (en) Sulfur dioxide gas sensor
Zosel et al. Selectivity of HC-sensitive electrode materials for mixed potential gas sensors
Yang et al. High temperature amperometric total NOx sensors with platinum-loaded zeolite Y electrodes
JP2001505315A (en) Gas sensor
GB2029578A (en) Solid electrolyte cells for gas analysis
CA2164438C (en) Gas detection, identification and elemental and quantitative analysis system
KR20000068985A (en) Gas sensor
RU2194975C2 (en) Solid-state electrochemical gas analyzer for finding-out acetylene
Möbius Galvanic solid electrolyte cells for the measurement of CO 2 concentrations
RU2483299C1 (en) Solid-electrolyte sensor for amperometric measurement of hydrogen concentration in gas mixtures
JP3176890B2 (en) Method for measuring nitrogen oxide concentration in gas to be measured and nitrogen oxide concentration detector
RU2315289C1 (en) Device for isotope chromo-mass-spectrum analysis of gas mixture
CA2533355C (en) Electrochemical sensor
Rheaume et al. Investigation of an impedancemetric NO x sensor with gold wire working electrodes
JP3301014B2 (en) Oxygen concentration measuring method and oxygen concentration sensor
RU188989U1 (en) SEMICONDUCTOR GAS SENSOR FOR DETECTING CARBON MONOXIDE
JP4912968B2 (en) Non-methane hydrocarbon gas detector
JP2007507704A (en) Electrochemical sensor
RU2235994C1 (en) Sensor for continuous determination of parameters of gaseous component of gas mixture
Usmen et al. Measurement of Pt electrode surface area of automotive ZrO2 oxygen sensors
Hagen et al. Potentiometric CO2 Gas Sensor Based on Zeolites
RU2477464C1 (en) Recovery unit for mass-spectrometric determination of hydrogen isotopic composition of water and organic oxygen-containing compounds
RU2584265C1 (en) Sensitive element of gas analyser for oxygen and incomplete combustion