Способ определения водорода в газовой и жидкой среде

(57) Использование: контроль сред на с ние водорода. Сущность изобретения определения водорода в газовой и жид де включает введение в контролируем металлического проводника, изменяющег рофизические свойства при поглощении да. В среду дополнительно вводят мет кий проводник инертный по отношению роду, образующий с первым термопару, депяют ЭДС и температуру среды, О ве водорода судят по отклонению ЭДС от тарировочной кривой, построе отсутствии водорода 2 ил. хин ВА.; Химическии лектростанцийнтропь- М.: и опре- оличествеличины нной лри 222 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУВЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) иг) ОПИСАНИ к авторскому с(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОРОГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ СРЕДЕ ОБРЕТЕН И одержаспособ кой среую среду о эпект- водоро- алличесИзобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам определения водорода в газовой и жидкой среде, и может быть использовано, в частности, в химической промышленности при исследовании растворимости водорода и его восстановительной способности, а также в атомной энергетике при определении водорода в защитных газах и теплоносителях. ЯЗУ.Цель изобретения - повышение точности и оперативности определения водорода в среде (газах и жидкостях).Для этого по способу, включающему введение в контролируемую среду металлического проводника, изменяющего электро- физические свойства при поглощении водорода, дополнительно вводят металлический проводник, инертный по отношению к водороду и образующий с первым термопару, например палладий-золото (сплавы палладия-золота; 40.33% Рб и 59,63 оАи), и определяют ЭДС пары, а о количестве водорода судят по отклонению величины ЭДС пары от тарировочной кривой, построенной при отсутствии водорода при температуре измерения ЭДС пары.Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет упрощения конструктивной и измерительной схем реализации, способа определения водорода; вместо измерения изменения электро- сопротивления металлического проводника в среде водорода регистрируется изменение величины ЭДС пары металлических проводников, один из которых изменяет свои электрофизические свойства в водороде, а другой не изменяет, Это приводит к тому, что исключает мост Уитстона, отпадает необходимость в поддержании расхода среды,Предлагаемый способ при его реализации позволяет контролировать водород непосредственно в контуре, что повышает точность и оперативный контроль,Рассматриваемый способ основан на известном физическом явлении изменения работы выхода электронов материала при поглощении водорода. При контакте двух разнородных металлов с работами выхода А 1 и А 2 происходит преимущественный переход электронов из металла с меньшей работой выхода (А 1) в металл с большей работой выхода (А 2). Металлы заряжаются разноименно и в состоянии термодинамического равновесия между ними имеется разность потенциалов Е, которая равна: 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 где е - заряд электрона,Следовательно, измеряя ЭДС пары и температуру в месте расположения горячего спая пары, можно из ранее полученной зависимости ЭДС пары от парциального давления водорода и температуры определить концентрацию водорода в среде.Величина изменения сигнала от концентрации водорода по предлагаемому способу выше, чем у прототипа. Так, при изменении содержания водорода от 0 до 1 ата при постоянной температуре, например 210 С, по прототипу она составляет 10, а по предлагаемому способу - - 15%, и с ростом температуры эта разность увеличивается. Следовательно, точность определения водорода предлагаемым способом выше,Таким образом, заявленное решение обладает существенными отличиями.Изобретение поясняется чертежами.На фиг.1 показана принципиальная схема реализации предлагаемого способа. Электрод 2 изменяет свои электрофизические свойства в водороде и выполняется, к примеру, из палладия или его сплавов, Электрод 3 не изменяет своих электрофизических свойств в водороде и выполняется, например, из золота или сплава золота с платиной с содержанием платины 40,33%. Эти электроды между собой соединены в спай 1, который находится в контролируемой среде. Холодные спаи 4 электродов 2 и 3 находятся при одной и той же температуре, например 0 С (в сосуде Дьюара, наполненном водой со льдом). ЭДС пары электродов 2 и 3 измеряется цифровым вольтметром 5,Для экспериментальной проверки предлагаемого способа была изготовлена пара палладий 2 - платина 3. Горячий спай 1 поместили в сосуд, холодные спаи 4 электродов 2 и 3 находились на воздухе при 25 С ЭДС пары измеряли цифровым вольтметром Ф-ЗО, Температуру измеряли ХА термопарой в стеклянном изоляторе в месте расположения горячего спая 1 пары.Результаты экспериментальной проверки работоспособности предлагаемого способа представлены на фиг.2. Видно, что разность показаний пары в аргоне и водороде при температуре 200, 210, 220 С соответственно равны 8,4 , 15,7 , 21,4 , что указывает на высокую чувствительность к водороду. На фиг.2 прямая 1 соответствует содержанию водорода Рн 2 = 1 ата, прямая 2 - Рн 2 = О.Установлена зависимость ЭДС от температуры в среде анализируемого газа для пары (Рб - Ац) - Рс: Е = - 2,1 + 0,027 х т для1826734 чистого аргона; Е " - 3,1+ 0,029 х с для смеси25 Н 2 в Аг в интервале температур 180400 С,В настоящее время проводятся работы по конструктивной реализации и определению температурных и концентрационных границ применимости предлагаемого способа контроля водорода в газовых и жидких средах, Диаметр электродных проводников оказывает влияние на инерционность датчиков, реализованных по предлагаемому способуопределения водорода, Пленочные Формула изобретения СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА В ГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ СРЕДЕ. включающий введение в контролируемую среду металлического проводника, изменяющего электрофизические свойства при поглощении водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и оперативности контроля, в среду дополнительно вводят металличеэлектродные проводники позволяют изготовить малоинерционные датчики,Исследования датчиков, приготовленных по предлагаемому способу иэ электрод 5 ных проводников (Рб - Ад) и Р 1 диаметром0,1 мм, в интервале температур 170 - 600 Си концентрации водорода до 50 мас. винертном газе (аргон или гелий) показали,что имеют место воспроизводимые и одно 10 значные результаты, При температуре ниже170 С наблюдались невоспроизводимыерезультаты, что связано с наличием фазового перехода в системе Рб-А 9-Н. ский проводник, инертный по отношению к водороду и образующий с первым металлическим проводником 20 термопару. при температуре выше температуры фазового перехода в системе "первый металлический проводник - водород" измеряют ЭДС термопары, а о количестве водорода судят по отклоне нию величины ЭДС пары от тарировочной кривой, построенной при отсутствии водорода.1826734 и гМГЮ ЮгР Составитель Г,ЛинникТехред М.Моргентал Корректор О,Кравцова Редактор С,Кулако Заказ 28 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10