SU1182375A1

SU1182375A1 - Электрохимический датчик кислорода

Info

Publication number: SU1182375A1
Application number: SU843710398A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Волков; Григорий Наумович Мижирицкий; Татьяна Евгеньевна Колышева; Анатолий Георгиевич Гаврилов; Анатолий Дмитриевич Неуймин
Original assignee: Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1984-01-13
Publication date: 1985-09-30

Abstract

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КИСЛОРОДА, соде зжащий твердьй ионрпровод щий электролит в виде пробирки с размещенными на его внешней и внутренней поверхност х соответственно измерительным и эталонным электродами, причем измерительный электрод содержит карбид кремни , отличающийс тем, что, с целью повьшени точности измерений и увеличени срока службы, оба электрода выполнены из материала следующего состава, мас.%: Серебро (порошок) 4-8 I Оксид свинца10-12 Карбид кремни 70-78 (Л КанифольОстальное

Description

Изоб етЛ1ие относитс к анапитическому приборостроению и может быт использовано при непрерывном измерении содержани кислорода в газовы средах, содержащих примеси топлива. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени и увеличение срока службы, На чертеже схематически изображе электрохимический датчик кислорода. Датчик-содержит твердый ионопровод щий электролит, выполненный в виде пробирки 1, эталонный электрод 2 на внутренней поверхности, из мерительНьш электрод 3 на наружной поверхности, причем оба электрода выполнены из материала, не обладающего каталитической активностью, следунлцего состава, мас.%: Ag (порошок) 4-8 РЬО10-12 Sic70-78 КанифольОстальное Датчик работает следующим образом . Пробирка 1 из ионопровод щего электролита прогреваетс анализируемым газом или отдельным нагревательным элементом до рабочей температуры датчика, обычно в пределах .700-1000°С. Во внутренню полость пробирки 1 на эталонньй электрод 2 подаетс эталонный газ с известным парциальным давлением кислорода. На ружную поверхность пробирки 1 и наход щийс на ней измерительный элек род 3 омывает анализируемьй газ, со держащий примеси топлива. Так как измерительньй электрод 3 выполнен и материала, не обладающего каталитической активностью, то на поверхнос электрода 3 не будет происходить пр цесса догорани топлива, содержащег с в анализируемом газе. Кислородны потенциалы электродов 2 и 3 будут определ тьс парциальными давлени м кислорода в газовой среде, омывающе даиньй электрод. Измерив разность кислородньк потенциалов эталонного и измерительного 3 электродов, можн однозначно определить фактическое парциальное давление кислорода на измерительном электроде (или в анал зируемом газе) в соответствии с ура нением Нернста: tr - RT р Роа. Е - ри где Е - разность потенциалов между эталонным и измерительным электродами; газова посто нна ; температура анализа , посто нна Фараде ; Р парциальные давлени кислороОг о да на эталонном и измерительном электродах соответственно. Использование в датчике одного и того же материала дл изготовлени эталонного и измерительного электродов исключает возможность возникновени паразитной термо-ЭДС электродами 2 и 3, что повышает точность измерени . Предлагаемый состав материала дл приготовлени эталонного 2 и измерительного 3 электродов вл етс некаталитическим , что позвол ет избежать догорани топлива на поверхности измерительного электрода 3 при анализе газа. Содержание в электродном материале серебра, вз того в виде порошка , в количестве 4-8 мас.% позвол ет значительно повысить электропроводность электродов, так как серебро, вл сь проводником первого электрода , не обладает каталитической активностью. Кроме того, серебро хорошо прижигаетс к поверхности твердого электролита при 800-850 С, что способствует лучшему прижиганию всего электрода и позвол ет получить датчик с малым (200-1000 Ом) внутренним сопротивлением. Снижение содержани серебра ниже 4 мас.% ухудшает электропроводность электродного материала . Увеличение содержани серебра больше 8 мас.% требует значительного расхода драгметалла, но не способствует существенному росту электропроводности . I Введение в состав электродного материала 8-12 мас.% оксида свинца позвол ет обеспечить хорошее прижигание электродного материала к поверхности твердого электродита. Относительно низка температура плавлени оксида свинца (t 88бс) способствует этому. По мере эксплуатации датчика часть оксида свинца испар етс , ухудша контакт электродного материала с твердым электролитом , поэтому количество оксида свинца не должно быть меньше 10 мас,%, что обеспечивает надежньй контакт электродного материала с твердыми

электролитами в течение 1000 ч и более непрерывной работы датчика ри 650-800 С. Увеличение содержани оксида свинца вьше 12 мас.% не улучшает качества прижигани электродного материала, а только снижает электропроводность и относительное содержание карбида кремни . Улучшению прижигани элек родного материала к электролиту способствует как оксид свинца, так и частично серебро. Оба эти материала не обадают каталитической активностью.

Канифоль способствует, с одной стороны, удобству нанесени на поерхность твердого электролита электродного материала, так как она позвол ет получить устойчивую взвесь электродного материала в бензоле или спирте, а с другой сто182375 4

роны, канифоль, выгора при прижигании электродного материала, дает пористый электрод с хорошими динамическими характеристиками. При 5 добавке канифоли менее 8 мас.% трудно получить устойчивую взвесь дл нанесени электродного материала, а повьш1ение содержани свьште 10 мас.% способствует образованию неоднородto ных электродов с высокой пористоетью и низкой механической прочностью.

Содержание карбида кремни не должно быть меньше 70 мас.%. Он вл етс наиболее химически и механически

стойким компонентом электродного материала в услови х ВЫСОК1ГХ температур и агрессивности анализируемых га-, зов.

Характеристики датчиков в зависимости от состава предлагаемой электродной массы представлены в таблице.

78

10

74 70

11 12

1500

Электроды двух

из 10 датчиков

отслоились

500

Все датчики целы 200

Все датчики целы

Claims

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КИСЛОРОДА, содержащий твердый ионрпроводящий электролит в виде пробир· ки с размещенными на его внешней и внутренней поверхностях соответственно измерительным и эталонным электродами, причем измерительный электрод содержит карбид кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения срока службы, оба электрода выполнены из материала следующего состава, мас.%:

Серебро (порошок) 4-8

Оксид свинца Карбид кремния

10-12

70-78 Остальное