SU1138711A1 - Способ определени газопроницаемости материалов - Google Patents

Способ определени газопроницаемости материалов Download PDF

Info

Publication number
SU1138711A1
SU1138711A1 SU833636045A SU3636045A SU1138711A1 SU 1138711 A1 SU1138711 A1 SU 1138711A1 SU 833636045 A SU833636045 A SU 833636045A SU 3636045 A SU3636045 A SU 3636045A SU 1138711 A1 SU1138711 A1 SU 1138711A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
current
electrodes
gas
gas permeability
determining
Prior art date
Application number
SU833636045A
Other languages
English (en)
Inventor
Виталий Александрович Аржанников
Александр Александрович Аржанников
Анатолий Дмитриевич Неуймин
Сергей Федорович Пальгуев
Original Assignee
Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР
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 Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР filed Critical Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР
Priority to SU833636045A priority Critical patent/SU1138711A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1138711A1 publication Critical patent/SU1138711A1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийс  в пропускании электрического тока через электрохимическую  чейку с по- ристыми электродами, один из которых отделен исследуемым образцом от объема с газом, измерении величины тока в стационарном состо нии и определении газопроницаемости по величинам тока и перепада давлени , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  способа путем исключени  операций независимого опреГделени  перепада давлени , регистрируют зависимость электродвижущей силы на электродах от времени после выключени  тока, определ ют по этой зависимости величину электродвижущей силы в момент выключени  тока и по полученным значени м рассчитывают пе (Л репад давлени . ее 00 «/./

Description

.1 Изобретение относитс  к технике измерени  проницаемости материалов газами. Известен способ определени  газо проницаемости пористых материалов, основанный на пропускании газа через испытуемый образец и измерении давлений газа на входе в образец и на.его выходе, расхода газа и его скорости на выходе из материала 1 Недостатком этого способа  вл етс  необходимость измерени  большо го числа параметров. Известен способ определени  возд хопроницаемости материалов,заключаю щийс  в создании перепада давлени  между внутренней полостью камеры и внешней средой и измерении временной зависимости давлени  в полости после отключени  камеры от насоса 2. Недостатком данного способа  вл етс  его невысока  точность, так как величину газового потока через образец определ ют косвенно по давлению и в нестационарном режиме. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  спо соб определени  газопроницаемости материалов, заключающийс  в пропускании электрического тока через . электрохимическую  чейку с пористым электродами, один из которых отделе исследуемым образцом от объема с га зом, измерении величины тока в стационарном состо нии и определении газопроницаемости по величинам тока и перепада давлени  З. К недостаткам известного способ относитс  необходимость проведени  дополнительных измерений с  чейкой без образца дл  получени  калибровочной зависимости, св зывающей величину тока с перепадом давлени  дл определени  з начений перепада давлени  при осуществлении способа. Цель изобретени  - упрощение спо соба путем исключени  операций независимого определени  перепада дав лени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  газопроницаемости материалов заключающемус  в пропускании электрического тока через электрохимичес кую  чейку с пористыми электродами один из которых отделен исследуемым 112 образцом от объема с газом, измерении величины ,тока в стационарном состо нии и определении газопроницаемости по величинам тока и перепада давлени , регистрируют зависимость электродвижущей силы на электродах от времени после выключени  тока, определ ют по этой зависимости величину электродвижущейс  силы в момент выключени  тока и по полученным значени м рассчитывают перепад давлени . На фиг.1 приведена схема устройства дл  определени  газопроницаемости на фиг.2 - график зависимости напр жени  на электродах  чейки от времени. Устройство дл  осуществлени  предложенного способа представл ет собой электрохимическую  чейку, выполненную из твердого электролита 1 и снабженную двум  пористыми электродами . Исследуемый образец 2 герметично соедин ют с  чейкой таким образом , что его внутренн   сторона образует с электродом 3 замкнутое газовое пространство. Другой электрод 4 располагают в той же газовой среде, что и наружна  сторона образца . Дл  пропускани  через  чейку электрического тока к электродам чег рез ключ 5 и амперметр 6 подключают внешний источник ЭДС 7. Дл  регистрации временной зависимости ЭДС на электродах  чейки после отключени  тока к ним подключают вольтметр, или осциллограф 8, Устройство работает следующим образом . Через твердый электролит, обладающий , например, проводимостью по ионам кислорода, пропускают электрический ток, в результате чего происходит перенос газа из одного приэлектронного пространства в другое. Таким образом , создают перепад давлений с противоположных сторон образца. Величина перепада давлений принимает определенное значение после достижени  стационарного состо ни , когда потоки через электролит и исследуе-мый Образец уравниваютс . На фиг.2 представлена типична  временна  зависимость ЭДС на электродах электрохимической  чейки. Напр жение и на электродах при пропускании между ними электрического тока 3 от внешнего источника ЭДС складываетс  из следующих составл ющих и JR + 1 + Е, (1 где R - омическое сопротивление  чей 1) - суммарна  пол ризаци  электродов; Е - ЭДС концентрационного гальва нического элемента, величина которой определ етс  урав нением Нернста где R - газова  посто нна , Дж/г мол Т - абсолютна  температура, Kj п - зар д иона потенциалопредел ющего газа-, F - число Фараде , Кул/г моль; Р ,р - парциальные давлени  газа в средах, контактирующих с электродами  чейки. Па. Величину Е, соответствующую отношению парциальных давлений газа при прохождении в  чейке электрического тока, определ ют по ее значению в момент выключени  тока. (t,). Дл  этого кривую спада ЭДС концентрацион ного гальванического элемента во вре мени экстраполируют на-ось ЭДС, проход щую через точку, соответствующую моменту выключение тока. С целью, дальнейшего упрощени  определени  величины Е на пр молинейном участке спада ЭДС концентрационного гальванического элемента измер ют по крайней мере два значени  ЭДС Е и . определенны.е интервалы времени t и 2 момента вй ключени  тока, например в точках А и В (фиг.2 ). Величину ЭДС Е в момент выключени  тока (точка О) определ ют следующим образом. Из фиг.2 видно , чтоЕ ОМ + Е , так как отрезок MN параллелен оси абсцисс по построению. Пр моугольные треугольники АОМ и ABN подобны вследствие равенства их углов, из подоби  треугольников следует ОМ NB AM/AN. Отношение отрезков АИ/AN равн.о отношению , а величина отрез ка NB равна .разности величин Е и Ej, следовательно Е - ЭДС концентрационного гальванического элемента, можно определить по формуле tt(E, - ЕЗ) Ч - Ц Выключение электрического тока, проход щего в  чейке, после установлени  стационарного состо ни  и измерени  его величины, и последующее определение значени  ЭДС, соответствующего отношению парциальных давлений газа на. противоположных стороhax образца, в момент выключени  тока позвол ет определить перепад давлений в заданных услови х, не прибе-га  к определению калибровочной зависимости , что в целом упрощает про цесс определени  газопроницаемости. Точность определени  при этом не уменьшаетс , так как определение перепада давлений осуществл етс  в процессе испытаний конкретного образца при заданных услови х, что исключает погрешности, возможные при определении калибровочной зависимости и св занные с необходимостью точного воспроизведени  условий, при которых сн та калибровочна  зависимость , во врем  испытаний образца . Пример. При исследовании кислородопроницаемости р да оксидных полупроводников в интервале температур 600-1273 К применена электрохимическа   чейка с твердым электролитом на основе диоксида циркони  и платиновыми электродами. При достижении стационарного состо ни  и после измерени  величины электричес- кого тока последний выключают и с помощью запоминающего осциллографа регистрируют временную зависимость ЭДС на электродах  чейки. Значение ЭДС, соответствующее отношению Р , определ ют по осциллограмме спада ЭДС во времени. В случа х-,когда характер кривой известен, ток в  чейке выключают и с помощью цифрового импульса вольтметра измер ют два значени  ЭДС .через равные промежутки времени. В этол случае tj 2t.,, и значение ЭДС в момент выключени  тока определ ют по формуле Е 2Е. - Е(4) где Е ,Е. - результаты первого и вто рого измерений соответственно . Формула (4) пре ставл ет собой частный случай уравнени  (3). При испытании образца диоксида цери , изготовленного в виде таблетки диаметром 6,0 и толщиной 1,12 мм при температуре 1273 К и парциальном давлении кислорода в газовой среде-с наружной стороны образца 2,1 Па ( атмосферный воздух ) к электродам электрохимической  чейки приложено стабилизированное напр жение величиной 37 мВ в пол рности, привод щей к уменьшению парциального давлени  кислорода с внутренней стороны образца относительно внешней газовой среды. Величина электрического тока проход щего через  чейку, после установлени  стационарного состо ни  составл ет 72 мкА. По осциллограмме временной зависи мости ЭДС на электродах  чейки посл отключени  электрического тока определено значение ЭДС, соответствующее отношению давлений с противоположных сторон образца, которое составл ет 35 мВ. ; Из уравнени  Нернста (2) следует что величина парциального давлени  кислорода с внутренней стороны образца равна ,5 4-96500 ехр - 35-10 8,ЗГ4.1273 2,ЫО 5,840 Па. Перепад давлений, т.е. юс развица составл ет при этом 2,1 ,8-10 1,52 -10 Па. Йото кислорода через образец в соответствии с законом Фараде  определ етс как Зо2 J.A VoAF. 1 б 0-2 газа, зл электрический ток, Aj Vp - объем 1 г - молекулы газа при нормальных услови х,м п - число электронов, участвующих в электрохимической ре акции при образовании 1-й молекулы газа; F - число Фараде , Кул/г моль, Удельный поток -кислорода с учетом толщины d и площади поперечного сечени  образца S равен 3 -10- -,0 ,12-10 .Jojd/b 72 10 4-96500 2,83-10 бЗ-Ю- г/с. На оснований закона Фика посто н на  кислородрпроницаемости: П равна Зог-d/S , 1,65-10 - 1,09х pl 1 S9-in4 02 02 - vlO- MVc Па. Использование предлагаемого способа позвол ет упростить процесс оп ределени  газопроницаемости, так как дл  его осуществлени  достаточно определить лищь то значение перепада давлений, значение которого необходимо дл  расчета газопроницае- . мости испытуемого материала в конкретных услови х испытаний. При этом электрохи1 ическую  чейку используют не только дл  создани  перепада давлений и определени  по тока газа, но и дл  определени  величины перепада давлений в широком диапазоне давлений и температур. Предлагаемьй способ может примен тьс  дл  испытаний кислородопроницаемости широкого круга материалов, предназначенных дл  использовани  в вакуумной технике, химической промьшленности и металлургии. Особое значение способ имеет при исследовании материалов, обладающих газопроницае (мостью исключительно по кислороду.

Claims (1)

  1. кл. G 01 N 15/08, 1981 (прототип). 454) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в пропускании электрического тока через электрохимическую ячейку с пористыми электродами, один из которых отделен исследуемым образцом от объема с газом, измерении величины тока в стационарном состоянии и определении газопроницаемости по величинам тока и перепада давления, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа путем исключения операций' независимого определения перепада давления, регистрируют зависимость электродвижущей силы на электродах от времени после выключения тока, определяют по этой зависимости величину электродвижущей силы в момент выключения тока и по полученным значениям рассчитывают перепад давления.
SU833636045A 1983-08-22 1983-08-22 Способ определени газопроницаемости материалов SU1138711A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833636045A SU1138711A1 (ru) 1983-08-22 1983-08-22 Способ определени газопроницаемости материалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833636045A SU1138711A1 (ru) 1983-08-22 1983-08-22 Способ определени газопроницаемости материалов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1138711A1 true SU1138711A1 (ru) 1985-02-07

Family

ID=21079491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833636045A SU1138711A1 (ru) 1983-08-22 1983-08-22 Способ определени газопроницаемости материалов

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1138711A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663969A (en) * 1984-08-22 1987-05-12 Noel Bibby Limited Measuring water vapor transmission through materials
CN102639833A (zh) * 2010-06-10 2012-08-15 丰田自动车株式会社 颗粒物数量检测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 631806, кл. G 01 N 15/08, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 759958, кл. G 01 N 15/08, 1980. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 3256073/18-25, кл. G 01 .N 15/08, 1981 (прототип). *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663969A (en) * 1984-08-22 1987-05-12 Noel Bibby Limited Measuring water vapor transmission through materials
CN102639833A (zh) * 2010-06-10 2012-08-15 丰田自动车株式会社 颗粒物数量检测系统
CN102639833B (zh) * 2010-06-10 2014-05-21 丰田自动车株式会社 颗粒物数量检测系统和控制该颗粒物数量检测系统的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5397442A (en) Sensor and method for accurately measuring concentrations of oxide compounds in gas mixtures
Kharton et al. Interfacial effects in electrochemical cells for oxygen ionic conduction measurements: I. The emf method
US6214208B1 (en) Method and apparatus for measuring NOx gas concentration
JP2968805B2 (ja) ガス混合物中含酸素ガスの相対量の測定方法及び測定デバイス
US20070051641A1 (en) Oxides of nitrogen gas sensors and methods
GB2288873A (en) Multi-component gas analysis apparatus
JPH01277751A (ja) NOx濃度測定装置
Haaland Internal-reference solid-electrolyte oxygen sensor
US5080765A (en) Method for determining identification and concentration of an atmospheric component
WO1994029709A1 (en) Gas detection, identification and elemental and quantitative analysis system
US6309534B1 (en) Apparatus and method for measuring the composition of gases using ionically conducting electrolytes
SU1138711A1 (ru) Способ определени газопроницаемости материалов
US4071817A (en) High temperature electrochemical cell tester
JPS64659B2 (ru)
RU2532139C1 (ru) Способ измерения кислорода в газовых средах
US4768371A (en) Leak detector
US20060231422A1 (en) Switched gas sensor
JPS62119433A (ja) フイルムの水素透過係数測定装置
US5221445A (en) Method for determining identification and concentration of an atmospheric component
US20200150081A1 (en) Method for determining the temperature of a solid electrolyte gas sensor
RU2750136C1 (ru) Способ определения ионного числа переноса твердых электролитов с протонной проводимостью
RU191013U1 (ru) Амперометрический датчик для измерения концентрации горючих газов и их влажности
RU2795670C1 (ru) Сенсор для измерения концентрации кислорода в газовой смеси
SU1749816A1 (ru) Твердоэлектролитный датчик окиси углерода
Benammar et al. A zirconia-based lambda gas sensor with pseudo-reference