RU2780308C1 - Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка - Google Patents
Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780308C1 RU2780308C1 RU2021124573A RU2021124573A RU2780308C1 RU 2780308 C1 RU2780308 C1 RU 2780308C1 RU 2021124573 A RU2021124573 A RU 2021124573A RU 2021124573 A RU2021124573 A RU 2021124573A RU 2780308 C1 RU2780308 C1 RU 2780308C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- porous platinum
- electrode
- platinum electrode
- oxygen
- electrical contact
- Prior art date
Links
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 12
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- NFRBUOMQJKUACC-UHFFFAOYSA-N triethyl(pentyl)azanium Chemical compound CCCCC[N+](CC)(CC)CC NFRBUOMQJKUACC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000003334 potential Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в газоанализаторах при контроле инертных газов по кислороду. Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка представляет собой пробирку из циркониевой керамики, внутреннего пористого платинового электрода, наружного пористого платинового электрода, электрического контакта внутреннего пористого платинового электрода, электрического контакта наружного пористого платинового электрода, при этом площадь наружного пористого платинового электрода сравнения уменьшена, а именно наружный электрод не полностью покрывает торцевую часть пробирки ПТЭЯ. Техническим результатом является возможность устанавливать датчик температуры по торцевой поверхности ПТЭЯ, и повышение точности поддержания и измерения температуры, и повышение точности измерения концентрации кислорода в анализируемом газе. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в газоанализаторах при контроле инертных газов по кислороду.
В качестве чувствительного элемента используется потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка (ПТЭЯ), работающая при температуре (634±2)°С.
Чувствительный элемент газоанализатора выполнен в виде пробирки из циркониевой керамики, обладающей при высокой температуре чисто кислородной проводимостью. Рабочей частью элемента является его донышко, на которое с обеих сторон методом вжигания нанесены пористые платиновые электроды. Рабочим электродом является его внутренний электрод, электрод сравнения - наружный. Токоотводы от электродов выполнены в виде платиновых дорожек. С наружной стороны чувствительный элемент омывается за счет естественной конвенции воздухом, который является сравнительной средой. Объемная концентрация кислорода в воздухе принимается равной 20.7%.
Сущность работы потенциометрической твердоэлектролитной ячейки заключается в следующем. Если твердый электролит имеет на поверхности металлический электрод, то благодаря подвижности ионов кислорода на границе "металл - твердый электролит" в газовой фазе устанавливается равновесие по кислороду, которое характеризуется определенным электродным потенциалом. Величина этого потенциала будет зависеть от концентрации кислорода в газовой фазе. Так как потенциал электрода непосредственно измерить невозможно, измеряют разность потенциалов двух электродов, один из которых является рабочим, а другой - сравнительным.
Разность электродных потенциалов связана с концентрацией кислорода в анализируемом газе и сравнительной среде уравнением Нернста:
где Е - разность электродных потенциалов (ЭДС ячейки), В;
R - газовая постоянная Больцмана, Дж/моль*К;
Т - температура, К;
4F=4*96500 - количество электричества, необходимого для переноса одного моля кислорода, кл/моль;
Недостатком данной ПТЭЯ является то, что при ее использовании между наружным и внутренним электродами ПТЭЯ существует небольшой температурный градиент, что приводит к возникновению термоэлектродвижущей силы (ТЭДС).
Учитывая ТЭДС и содержание кислорода в сравнительной среде номинальная статическая характеристика преобразования принимает вид:
где ЕТ - ТЭДС ПТЭЯ, В.
Целью настоящего изобретения является устранение ТЭДС ПТЭЯ.
Поставленная цель достигается тем, что уменьшена площадь наружного электрода сравнения, а именно наружный электрод сравнения не полностью покрывает торцевую часть пробирки ПТЭЯ. Это позволяет электродам находиться при одной и той же температуре, что и устраняет ТЭДС ПТЭЯ.
На Фиг. изображена ПТЭЯ. Она представляет собой пробирку из циркониевой керамики 1, внутренний пористый платиновый электрод 2, наружный пористый платиновый электрод 3. электрический контакт внутреннего пористого платинового электрода 4, электрический контакт наружного пористого платинового электрода 5.
Для использования ПТЭЯ в газоанализаторах при контроле газов по кислороду необходимо ее установить в нагревателе, где устанавливается рабочая температура, датчик температуры должен касаться торцевой части пробирки ПТЭЯ (например, термопара), анализируемый газ должен поступать во внутреннею часть ПТЭЯ и контактировать с внутренним пористым платиновым электродом, наружный пористый платиновый электрод ПТЭЯ должен омываться за счет естественной конвенции воздухом, который является сравнительной средой. После выполнения этих условий измеряют разность электродных потенциалов между электрическим контактом внутреннего пористого платинового электрода и электрическим контактом наружного пористого платинового электрода. Расчет концентрации кислорода в анализируемом газе определяется с использованием формулы (1)
Claims (1)
- Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка (ПТЭЯ), представляющая собой пробирку из циркониевой керамики, внутреннего пористого платинового электрода, наружного пористого платинового электрода, электрического контакта внутреннего пористого платинового электрода, электрического контакта наружного пористого платинового электрода, отличающаяся тем, что уменьшена площадь наружного пористого платинового электрода сравнения, а именно наружный электрод не полностью покрывает торцевую часть пробирки ПТЭЯ.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2780308C1 true RU2780308C1 (ru) | 2022-09-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2096772A (en) * | 1981-03-06 | 1982-10-20 | Yokogawa Electric Works Ltd | Oxygen gas analyzer using solid electrolyte |
RU2608979C2 (ru) * | 2015-06-16 | 2017-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Газоанализатор |
RU2635711C1 (ru) * | 2016-07-20 | 2017-11-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Устройство для измерения объемной доли и парциального давления кислорода в газах |
RU2745082C1 (ru) * | 2020-06-16 | 2021-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Газоанализатор |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2096772A (en) * | 1981-03-06 | 1982-10-20 | Yokogawa Electric Works Ltd | Oxygen gas analyzer using solid electrolyte |
RU2608979C2 (ru) * | 2015-06-16 | 2017-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Газоанализатор |
RU2635711C1 (ru) * | 2016-07-20 | 2017-11-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Устройство для измерения объемной доли и парциального давления кислорода в газах |
RU2745082C1 (ru) * | 2020-06-16 | 2021-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Газоанализатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhuiykov et al. | Potentiometric NOx sensor based on stabilized zirconia and NiCr2O4 sensing electrode operating at high temperatures | |
Sekhar et al. | Development and testing of an electrochemical methane sensor | |
US3598711A (en) | Electrochemical oxygen analyzer | |
US3767469A (en) | In-situ oxygen detector | |
US3871981A (en) | In-situ oxygen detector | |
US5683570A (en) | Gas detection method | |
RU2780308C1 (ru) | Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка | |
RU2483300C1 (ru) | Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения влажности газовых смесей | |
Magori et al. | Thick film device for the detection of NO and oxygen in exhaust gases | |
RU2635711C1 (ru) | Устройство для измерения объемной доли и парциального давления кислорода в газах | |
RU2483299C1 (ru) | Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения концентрации водорода в газовых смесях | |
Shuk | Oxygen gas sensing technologies application: a comprehensive review | |
Guth et al. | Gas sensors | |
RU2138799C1 (ru) | Газоанализатор | |
RU51228U1 (ru) | Датчик газоанализатора кислорода | |
RU2796000C1 (ru) | Газоанализатор | |
US9304101B1 (en) | Method of sensor conditioning for improving signal output stability for mixed gas measurements | |
RU2745082C1 (ru) | Газоанализатор | |
RU189631U1 (ru) | Сенсор для измерения концентрации кислорода и водорода в инертных, защитных и окислительных газовых смесях | |
RU2755639C1 (ru) | Амперометрический способ измерения содержания монооксида углерода в инертных газах | |
RU2608979C2 (ru) | Газоанализатор | |
JP6775814B2 (ja) | ガス濃度測定装置 | |
RU57012U1 (ru) | Датчик для измерения концентрации компонентов анализируемой газовой среды | |
RU2808441C1 (ru) | Сенсор для анализа высокотемпературных отходящих газов тепловых агрегатов | |
RU2752801C1 (ru) | Амперометрический способ измерения концентрации оксида азота в газовой смеси с азотом |