Способ измерения примесей восстановителей в инертных газах и азоте

р 519624 Союз Саоетских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 30,06.76, Бюллетень24 51) М. Кл,е С 01 М 27/46 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 253(088,(53) У ткрытий я 14.09,7 Дата опубликован(71) Заявител 154) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯРИМЕСЕЙ ВОССТАНОВИТЕЛЕЙВ ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ И АЗОТЕ ение,е н вают постояравнения: ки поддерж деляемое и У+ СРЩг 44800 Э СРМЯг 44800 Э5а ( а а ячеики, К; ние ячейки,Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для определения микроконцентрации газообразных веществ, вступающих во взаимодействие с кислородом при температуре 400 - 1000 С (восстановителей), например, водорода, метана, СО, углеводородов и других органических веществ в инертных по отношению к кислороду средах, например инертных газах, азоте.Известен способ измерения концентрации восстановителей с помощью устройства, включающего твердоэлектролитную электрохимическую ячейку (ТЭЯ), обладающую кислородоионной проводимостью. В основе этого способа лежит свойство ТЭЯ с высокой степенью точности регистрировать наличие избыточного кислорода или избыточного восстановителя в анализируемом газе по резкому изменению э. д. с. на ее электродах.Недостатком этого способа является сложность автоматического анализа, для осуществления которого необходимо специальное устройство, автоматически регулирующее количество добавляемого кислорода в зависимости от э,д,с. ячейки.Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение аппаратурного оформления.Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что на электродах, "( ).1для двух значений С, взятых на границах измеряемого диапазона, и по величине измеряемого тока переноса судят о содержании восстановителя, причем расход анализируемого газа и температуру ячейки поддерживают по стоянными, где:Ра, - парциальное давление кислородв сравнительной среде, кг/см,С - концентрация восстановителя (вобъемных долях);У - напряжение источника, В;Р - 96500 к/г экв (число Фарадея);а=4 - число электронов, участвующих вэлектрохимической реакции;519624 о Ъ ОЭ Составитель А. Сырченков Техред А. Камышникова Редактор П. Кононович Корректор Н. Стельмах Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1790/6 Изд. М 1549 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретенпш и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5519624 где 5 где С - концентрация восстановителя (в объемных долях); Х - стехиометрический коэффициент реакции окисления восстановителя.Уравнение (8) показывает, что количество кислорода, переносимое через твердый электролит и приходящееся на 1 объем анализируемого газа, находится в стехиометрическом по реакции (4) соотношении с количеством водо рода в анализируемом газе с точностью до ЕПосле упрощения уравнения (9) при усло- вии Способ измерения примесей восстановителей в инертных газах и азоте с помощью твердоэлектролитной электрохимической ячейки,15 к электродам которой прикладывают постоянное напряжение от внешнего источника и измеряют величину проходящего через ячейкутока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, на электродах20 ячейки поддерживают постоянное напряжение,определяемое из уравнения;С ехР 44800 3 КТдвух значений С, взятых на границах измеряемого диапазона, где30 Ро, - парциальное давление кислорода всравнительной среде, кг/см,С - концентрация восстановителя (вобъемных долях);У - напряжение источника;Г - 96500 к/г-экв (число Фарадея);и=4 - число электронов, участвующих вэлектрохимической реакции;Я=8,314 дж/моль град (газовая постоянная);Т - абсолютная температура ячейки, К;40 г - омич еское сопротивление ячейки,ом;О - расход газа, см/сек;3=8 - эквивалент кислорода;М=32 - моль. вес. кислорода;К в константа равновесия;б - погрешность измерения,35 44800 ЭРМЯх и по величине измеренного тока переноса определяют содержание восстановителя, причем 50 расход анализируемого газа и температуруячейки поддерживают постоянными,2 Ро, ( + КРо,) - С (1 - Ро.,)- (9) 2 Ро, (1 + КРо) + СКР о, (1 - Ро,) Во, 1 и Ю 3) 12 Ро.,3= ---С КРо,Из совместного решения уравнений (2), (8),Анализ уравнения (11) показывает, что при определенных параметрах ячейки (сопротивление, расход газа, температура) может быть найдено такое значение напряжения У, при котором ошибка 6 остается незначительной в широком диапазоне измеряемых концентраций.Так, например, при 6=3 ома, Я=1 смз/сек, 950 К (при этом К=10") и 11=0,4 в, в диапазоне измеряемых концентраций от 1 10- до 110- об. долей (от 0,001 до 1 об, %) ошибка не превышает 0,015%, т. е. пренебрежимо мало по сравнению с реальными погрешностями, связанными с измерением тока ячейки и расхода анализируемого газа.Из уравнения (8) и (3), пренебрегая ошибкой б, следует т. е. при постоянном расходе анализируемогогаза концентрация водорода в анализируемомгазе может быть найдена по измеренному току ячейки. Очевидно, что в общем случаеС = 22400 Э 1И 4(х Формула изобретения