Твердоэлекролитная ячейка

Изобретение относится к аналйзу материалов Физико-химическими способами и может быть использовано для определения содержания фтористого водорода в газовой смеси. 5Целью изобретения является расширение диапазона определяемых веществ и повышение точности измерения их концентраций.На чертеже изображена предложен ц ная низкотемпературная твердоэлектролитная ячейка.Ячейка содержит положительный потенциалосъемный электрод 1, содержащий металл переменной валентности, отрицательный потенциалосъемный электрод 2, диск 3 из твердого электролита.Твердаэлектролитная ячейка работает в кулонометрическом режиме: 1 О под действием приложенного напрякения к потенциаласъемным электродам 1 и 2 в твердом электролите 3 происходит смещение носителей тока (ионов фтора) к положительному элек троду, В процессе этого смещения во внешней цени возникает так, который прекращается с прекращением процесса смещения. При появлении в анализируемом газе фтаристого водорода, омывающем отрицательный электрод, начинается разлакение фтористого водорода на поверхности ячейки и перекачки ионов фтора. Ба внешней цепи вновь появляется электрический ток . Величина тока являет 35 ся мерой концентрации фтаристога вадорода в анализируемом газе.Фторид лантана обеспечивает фторионную проводимость электралитнай ячейки. Выбор легирующего элемента обусловлен степенью селективнасти ячейки к контролируемому компоненту, Легиравание фторида лантана еврапием обеспечивает оптимальную величину селективности ячейки к фтариста 45 му водороду. Например, при легировании фторида лантана самарием чувствительность ячейки к фтаристому во.дороду снижается не менее чем в ста раз.50Золото высокой степени чистотыявляется практически единственно устойчивым материалом патенциалосъемных электродов твердоэлектралитнай ячейки с фторионнай проводимостью и в сочетании с низкотемпературным режимом работы обеспечивает длительный срок эксплуатации ячейки. Ограничение максимальной толщины электродов 1 О мкм в совокупности с минимальной толщиной твердого электролита (до толщин, обусловленных механической прочностью) обеспечивает оптимальность динамических характеристик электролитнай ячейки при низких температурах.Снижение толщины электродов ниже 10 нм усложняет обращение с ячейкой из-за увеличения вероятности механического разрушения электродов.Увеличение толщины патенциалосъемных электродов ведет к снижению газапраницаемости электрода, к снижению чувствительности и ухудшению динамической характеристикиячейки.Твердаэлектралитная ячейка с положительным электродам из чистого золота обладает малым линейным диапазонам.При больших концентрациях фтористага водорода в газе быстро наступает поляризация положительного электрода, снижается проводимость ячейки. Наличие металла переменной валентности (серебро, медь, свинец) в качестве примеси в материале положительного электрода снижает поляризацию положительного электрода и обеспечивает низкатемпературный режим работы ячейки, Оптимальное содержание примеснаго металла находится в пределах 0,2-10%. Снижение содержания металла в положительном электроде менее 0,2% значительно уменьшает линейный,циапазан в характеристике ячейки. Увеличение содержания примеси выше 10% приводит к преждевременному разрушению положительного электрода в процессе длительной работы,11 авышение напряжения питания твердаэлектралитнай ячейки увеличивает селективнасть ячейки и практически исключает влияние фтора на результа-ты измеренияДля улучшения динамических характеристик рабочие поверхности ячейки перед нанесением электродов полируютсяФормула изобретения1,Твердоэлектролитная ячейка, содержащая положительный и отрицательный электроды и твердый электролит, размещенный между ними, о т л и -1226256 ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюрасширения диапазона определяемыхвеществ и повышения точности измерения их концентраций, в качестветвердого электролита используют фторид лантана, легированный двухвалентным европием, а положительныйэлектрод легирован металлом переменной валентности, выбранным из рядаметаллов, высшие фториды которых нелетучи. 2. Ячейка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что используют золотые электроды толщиной от 10 нм до 1 О мкм. омьЮоцног газа Составитель Г.Боровик Редактор Л.Гратилло Техред И,Попович Корректор,Г, РешетникЗаказ 2120/38 Тираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4