Способ определения состава газа

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ 32 743 Сок)з Советских Социалистических Рвроубликвснз) 5 а.:". а 11 АТ-В;д ависимое от авт. свидетельстваЧП 1( 6 и 27/56 Заявлено 04,Ч 11,1969 ( 1354308/26-25)с присоединецием заявки-Приоритет -Опубликовано 19.Х.1971. БюллетеньДата опубликовацця опцсацця 2.1.1972 Ьомите по делам ивобретений и открытий при Совете Министров СССРАвторыизобретеци: явител СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТЛВЛ ГЛЗЛ Предложенный способ определения состава газа может быть использован для опредсления содеркация кислорода, хлора, фосгена ц т. д. в широком диапазоне концентрации, в частцости позволит измерять концентрации газовых компонентов порядка от 10-"до 100% объемных с очень высокой степецью точности.Известен способ определения состава газа с помощью ячейки из твердого электролита, заключающийся в том, что изверяемый компоцецт перекачивают через электролит за счет разности потенциалов ца его противоположцых рабочих поверхцостях. По этому способу газовый поток, содержание кислорода в ео тором нужно измерить, пропускается с одной (цапример, внутренней) стороны, а сравнительный поток газа с известным содсржацисм кислорода - с другой (цапрцмер, вцсшцей) стороны трубки, являющейся твсрдым электролитом состава (ХгО 0,85+ 1 СЯО) 0,15, пропускающего цоцы кислорода. Твердый электролит имеет незначительную электронную проводимость. На внутреннюю и вцешшою поверхцостц трубки один против другого нанесены электроды из металла платицовой группы, обладающие хорошей элсетропроводцостью. Электроды имеют поры для процикцовецця газообразного кислорода к электролиту. Трубка устанавливается в элеетропсчь, мощность которой достаточца для 2прцдяцця сй В мсстс расположсцця электродов температуры прцмсрцо от 650 до 1000 С, т. е. такой, которая значительно повышает цоццую проводимость электролита. Н 11- 5 рухкцый ц вцутрецццй электроды выделяютэлектроцы, которые принимают участие в элсчт 1 эохцацесОц реакции с )шслородом ця поверхцостц электролита.ТЯч Яе, парццальцос давлсццс кислорода 1 О ца наружном элеетродс больше, чем ця внутрсццем, чцстьш ецслородцый цоццый поток идет от наружного к вцутреццему электроду.созда Вяя ЭДС ця цх зажимах прц этох ряссмятрцвястся еяе логя 1)ис)ми 1 ссеяя фуцецц 51 15 еоццсцтраццц кислорода в цсцзвестцом газе цсвязяця с Велцчццой его цярццялшОго дяВлсцця.Этот способ позволяет достяточцо эффсеивцо вести цзмершшя содержания кислорода 20 В газах, однако обладает весьма существенными цсЧостатеямц, приводящими е сцц)ксцю тоцостц, та: еяе трсо 1 ет цялц 1 ця сряВ- ццтсльцого газа с точно известным содержаццем кислорода и устройств для подготовки 25 срявццтсльцого гза, прцмсцсцця схемы стабилизации температуры и ее измерения, тае кае ябсолютцяя Вслц ишя температуры электролита входит в расчетную формулу, я тяекс прцмсцсцця устройств для обеспсчсцця ЗО ряВцохсрцого ряспрсдс,сця тсмпср 1 т 5 рь ВО)всем межэлектродном объеме электролита. Кроме того, способ не всегда удобен в реализации, так как расчетная градуировка прибора оказывается логарифмической.С целью повышения точности по предложенному способу разность потенциалов ня противоположных рабочих поверх;юстях ягсйки создают выше э, д. с. от собственного ионного потока анализируемого компонента, по пижс равновесного термодинамического потенциала, обусловленного собственной диссоцияцисй электролита, и измеряют ток перекачки, по величине которого судят о составе галя.На чертеже показано устройство, реализующее предложенный способ.Устройство содержит трубкуПз твсрдого электролита, регулятор 2 расхода Гяз, измеритель 8 расхода газа, печь 4, впутреппий 6 и внешней 6 электроды, источник 7 постояп - ного напряжения и измеритель 8 тока,Способ реализуется следующим обр;зо(1, Лгализируемый газовый поток проходГ через регулятор 2 расхода газа, трубкуГз твердого электролита и измеритель,3 расхода газа. Трубка пз твердого электролта помещена в печь 4, На впутрспшоо и впспшюю по)ерхпостп трубки нанесены электроды 6 и 6. Электроды, в свою очеред(, связаны с источ. иком 7 постоянного напряжения и измерит(- лем 8 тока таким образом, чтобы положитсльпый полюс источника питания был сосдв пеп с впутрешшм электродом 5, контактирующим с анализируемым потоком газа.В межэлектродпом ооъемс трубки, например состава: 0,85 1710,) +0,15 (СЯО) ус(апяьливается температура в интервале 650 - 1000 С. Электроды могут быль выполпспы из металла платиновой группы, например плятп яг, обладающей хорошей электро 1)роводполь 10 и Г,зо)ропицасос ькьВс 1 Р 1 ПП Пяпр 5 жсни 51, прпло)ксппого к э.зсктродяг Пижс рявгювсспого тсрмодппямпчсского потенциала обуслолепного собственной диссоциацисй электролита, по выше сличины ЭДС, которзя может быть развита зя счет кислородного ионного потока пзпе, 1 еометрические размеры трубки и электродов выбираотся такими, чтобы кислород, сочержя п(ийся анализируемом Газо 0ПОЛОСТЬО ДПССОПППРОс (я 1(ПТРСППС э,екроде 6 за время нахождения газа и трубке.При выполнении условия полной диссоцияции кислорода, проходящего через трубку, последующей его перекачки из трубки к внешнему электроду 6, предложенный способ я- ляется абсолютным с расчетной характеристикой ток - концентрация.Измеряемая всличпгзя концентрации кис - лорода пе зависит от температуры электролита, от величины напряжения, подаваемого пя электроды, и от концентрации кислорода в ог,- ружающей трубку атмосфере. Более того, можно вообще не использовать сраиштельпый газ, заменив его инертным газом, кото. рый необходим для удаления с внешней стороны я 1 ейкп выделяющеГося когпопентя. В этом случае концентрация янагПзгрус и 1(. КОМПОНЕНТс 1 Пс 1 ВНЕШНЕЙ СТОРОНЕ иСЙКИ ОУДЕГ определяться скоростью переноса, расходом инертногоаза и условиями массопередачи.Способ может быть реализован приборе для измерения кислорода с расчетпои градуирозк 011 шкалы, я также примспсп д.гя измерения концентрации других газов, например, хлора в газе. Для этого необходимо подобрать электролит такого состава, чтобы ионный поток через электролит состоял из ионов того компонента Газа, который подвергается лизу,Это услопс, однако, пс исклкгчяст (гз 510)кпосп Япялпзя и бол(.с сложп 11 х Гос;(ин( и 1, например, фосгена. Спосо(1 ОП 1)еде,сипя состава Гс 131 с по)иц 10 я гейки из твердого электро.ита, зяклОя(оп(йс 5 том, что измеряемый компонент 1)срекячияОт через электролит зя счс разпосп потеици 1;1 Ов ня е 0 Про 1 В 0110 лож. пых рабочих поерхностях, отлис(аОис тем, что, с целью иовы;пения точности, раз ость потенциалов создают ияшс э. д, с, от собс Гве 1 Ого ионного потока анализируемого КОЫПОПЕПТЗ НО ППЖС 1)ЯВПОВЕСПОГО ТЕРМОДИН 1- мпчсского ГОтспциязя, обусловленного собст)сино 1:Нс(оцпгцие 11 электролита, и измеряОт ток перекачки, по слпчинс которого судят о состяс гя(а.