DE2032834B2 - Vorrichtung für die elektrochemische Gasanalyse - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die elektrochemische Gasanalyse nach dem Prinzip der Absorption des zu analysierenden Gases in einer sich ständig wiederherstellenden Elektrolytschicht an der Indikatorelektrode, welche aus einem Elektrolytbehäl- jo ter, einem an diesen angeschlossenen, vom Elektrolyten durchflossenen Gefäß, aus dessen unterem Ende der Elektrolyt heraustropft und die vom Elektrolyten dadurch ständig umspülte, im Gasstrom angeordnete Indikatorelektrode herausragt, und einer Vergleichselektrode, die mit einem Elektrolyten mit der Indikatorelektrode elektrisch in Verbindung steht, sowie aus einem die Potentialdifferenz zwischen der Indikatorelektrode und der Vergleichselektrode messenden Meßinstrument besteht.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-AS 12 63 357 bekanntgeworden. Diese DE-AS 12 63 357 unterscheidet sich vorteilhaft von älteren Vorrichtungen, die, wenn sie überhaupt die fortlaufende Änderung von bestimmten Gas-Anteilen eines Gas-Gemisches verfolgen können, dieses nur mit einer erheblichen Trägheit tun. So ist durch die DE-PS 7 49 603 eine Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoff-Gehaltes in Gasen, Dämpfen oder Gas-Gemischen bekanntgeworden, die in erster Linie zur Überwachung von Benzin- und Benzol-Behältern dienen soll. Bei dieser Vorrichtung ist in einem stehenden Elektrolyten sowohl eine poröse Indikatorelektrode als auch die Vergleichs-Elektrode untergebracht. An der Drei-Phasen-Grenze zwischen der fest, porösen Indikator-Elektrode, dem flüssigen Elektrolyten und dem Gas bildet sich hier eine Spannung aus, die mit einem elektrischen Meßinstrument meßbar ist. Diese Vorrichtung dient aber bei ständiger Messung nur zur Anzeige des Überschreitens eines bestimmten Sauerstoff-Gehaltes und kann somit lediglich eine Alarm-Anlage auslösen. Für die ständige Messung eines ständig schwankenden Gas-Anteiles in einem Gas-Gemisch eignet sich diese Vorrichtung nicht. Denn im Laufe der Zeit würde sich der Elektrolyt durch Diffusion mit Gas beladen. Auch würde die Diffusion μ von Gas in die poröse Indikator-Elektrode durch die Trägheit dieser Diffusion diese Vorrichtung ungeeignet machen.

Eine Vorrichtung nach der GB-PS 9 15 525 benutzt als Indikator-Elektrode ein gitterförmiges Element, welches in den gleichen Elektrolyten eintaucht, in den auch die Vergleichselektrode eintaucht. Bei längerer Messung wird jedoch der Elektrolyt mit dem Gas beladen bzw. mit durch die Anwesenheit des Gases hervorgerufenen Ionen beladen, so daß die Beobachtung des Anteiles eines bestimmten Gases im Gas-Gemisch nicht in einem Vergleich mit dem ursprünglich gemessenen Messwert bestehen kann, sondern die sich im Laufe der Zeit einstellenden Ionen-Gehalte im Elektrolyten mit berücksichtigen muß.

Vorrichtungen nach der GB-PS 1 00 393 und der GB-PS 9 09 270 lassen das zu vermessende Gas durch den Elektrolyten hindurchperlen. Das macht verhältnismäßig große Elektrolyten-Mengen erforderlich, wodurch die Messung trSge wird. Ein Austausch der Elektrolyt-Flüssigkeit geht hier nur außerordentlich langsam vor sich.

Will man chemische Prozesse anhand der sich in ihnen bildenden Gasgemenge ständig zu Steuerungs-Zwecken verfolgen, so muß die Anzeige einer erfolgenden Änderung schnell erfolgen, damit die notwendigen Regeleingriffe in den chemischen Prozeß rechtzeitig vorgenommen werden können. Für eine schnelle Analyse ist aber nicht nur das Arbeiten mit sehr kleinen Elektrolyt-Mengen, auf die relativ viel Gas einwirken soll, notwendig, sondern es ist auch notwendig, daß die erzielten Anzeigen nicht in einem weiteren Rechen-Prozeß mit früheren Ergebnissen verglichen werden müssen. Diese Voraussetzung schafft die Vorrichtung nach der DE-AS 12 63 357. Sie weist den Vorteil auf, daß die Analyse schnell und die Anzeige direkt erfolgt.

Als Indikatorelektrode dient hier eine Elektrode mit ionenempfindlicher Oberfläche, über die aus einem Elektrolytbehälter der Elektrolyt tropft. Diese vom Elektrolyten umströmte ionenempfindliche Oberfläche befindet sich in dem strömenden Gasmedium. Die Vergleichselektrode ist in einem anderen Gefäß mit einem anderen Elektrolyten untergebracht. Die Vergleichselektrode ist in dem Strom der Tropfen angeordnet, die von der Indikationselektrode abtropfen. Unterhalb der Vergleichselektrode kann dann noch eine weitere Elektrode angeordnet werden, die sich ebenfalls in dem Tropfenstrom befindet. Diese Anordnung ist nicht immer leicht aufzubauen. Sie erfordert die ständige Beobachtung, damit sich der Tropfenstrom nicht verlagert oder verändert. Dieses tritt insbesondere dann auf, wenn, wie es hier vorgesehen ist, die Indikationselektrode am unteren Ende mit einer Kugel ausgerüstet ist, über die der Elektrolyt hinweggeleitet wird und auf der der Elektrolyt eine dünne Schicht bildet. In einer anderen Ausführungsform für das Messen in einem Gasrohr steht die Elektrolytflüssigkeit nicht in dem die Vergleichselektrode aufnehmenden Behälter, sondern strömt durch diesen, wobei die Elektrolytflüssigkeit der Vergleichselektrode gegen das untere Ende der kolbenförmigen ionenempfindlichen Oberfläche der Meßelektrode gerichtet wird, die unten aus einem von ihrem Elektrolyten durchflossenen Gefäß herausragt, aus dem die Indikationselektreh t-Lösung abtropft. Hierdurch wird eine Salzbrücke zwischen der Meßelektrode und der Vergleichselektrode gebildet. Die beiden Elektrolytströme müssen in ihrer Fließgeschwindigkeit aufeinander abgestimmt werden. Das erfordert die ständige Überwachung der Messung. In das Gasrohr sind die Elektroden einzeln für sich durch

getrennte öffnungen hineinzubringen. Eine dritte öffnung ist für die Beobachtung notwendig. Dieses ist ein komplizierter Aufbau bei einer komplizierten Handhabung der Vorrichtung.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Vorrichtung für eine Erzielung einer hohen Stabilität der Analysatorangaben zu schaffen.

Die Erfindung besteht darin, daß die Vergleichselektrode mit der Indikatorelektrode in dem vom Elektrolyten durchfiossenen Gefäß vor dem Austritt des Elektrolyten zur aktiven Stelle angeordnet ist

Die Erfindung erreicht die hohe Stabilität der Analysator-Angaben dadurch, daß die Vergleichs-Elektrode ständig in der unverbrauchten Elektrolyt-Flüssigkeit befindlich ist, welche mit dem Gasstrom noch nicht in Berührung gewesen ist Erst nachdem die Elektrolyt-Flüssigkeit an der Vergleichs-Elektrode vorbeigeflossen ist, kann sie aus dem Elektroden-Gefäß austreten und an die aktive Stelle im Gas-Strom gelangen. Das sichert bei einer schnellen Messung in voller geringer Elektrolyt-Mengen an der aktiven Stelle die hohe Beständigkeit mit der Analysator-Angabe. Dabei ist die Vorrichtung anspruchslos im Aufbau und in der Handhabung. Sie benötigt im Meß-Bereich nur wenig Raum. Man vermag lange Zeiten ohne Bedienung und Beobachtung der Vorrichtung zu messen.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführung, bei der beide Elektroden gemeinsam durch einen Gefäßstopfen hindurchgeführt sind.

Fig.2 eine andere Ausführung, bei der jede Elektrode einzeln mit einem Stopfen in das gemeinsame Gefäß eingeführt ist.

Der Elektrolyt wird in einem Vorratsgefäß 1 aufbewahrt, ^!n welches eine Kapillare 2 führt, die das Innere des Gefäßes mit der Umgebungsluft verbindet und dadurch die Abflußgeschwindigkeit des Elektrolyten aus dem Gefäß bestimmt. Der Elektrolyt fließt aus ä dem Gefäß 1 durch die Leitung 5 über das Ventil 6 in ein Gefäß 7, in welchem sich die Indikatorelektrode 3 befindet, die durch eine öffnung am unteren Ende des Gefäßes 7 herausragt, und die Vergleichselektrode 4. Elektrisch sind beide Elektroden mit dem Meßgerät 8

ίο verbunden. Die öffnung am unteren Ende des Gefäßes 7, durch die die Indikatorelektrode 3 nach unten frei aus dem Gefäß 7 heraustritt, dient gleichzeitig für den Austritt des Elektrolyten, der die Indikationselektrode 3 umspült.

Wenn eine Messung in einem Rohr vorzunehmen ist, so ist in diesem Rohr nur eine einzige öffnung vorzusehen, durch die das untere Ende des Gefäßes 7 mit der unten heraustretenden Indikationselektrode 3 in das Rohr eingeführt wird. Keinerlei Beobachtung ist notwendig, da man im Vorratsgefäß durch die aus der Kapillare 2 herausperlende und in das Innere des Vorratsgefäßes 1 tretende Luft sehen kann, ob genügend Elektrolyt aus dem Gefäß 7 ausläuft

Eine andere Ausführungsform ist in Fig.2 gezeigt.

Das Gefäß 70 besteht hier aus zwei Schenkeln 71 und 72, die durch ein Rohr 73 miteinander verbunden sind, welches gleichzeitig der Zuleitung des Elektrolyten dient. Der Schenkel 71 ist nach unten verlängert. Er ist unten offen. Durch die öffnung ist die Indikatorelektrode 3 hindurchgeführt Im anderen Schenkel 72 befindet sich die Vergleichselektrode 4.

In beiden Ausführungsbeispielen befindet sich die Vergleichselektrode in noch unverbrauchter, nicht mit dem Gas-Strom in Berührung gewesener Elektrolyt-Flüssigkeit. Die Messung geht daher immer von dem gleichen Bezugs-Potential aus. Das macht die Messung schnell und problemlos.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung für die elektrochemische Gasanalyse nach dem Prinzip der Absorption des zu analysierenden Gases in einer sich ständig wiederherstellenden Elektrolytschicht an der Indikatorelektrode, welche aus einem Elektrolytbehälter, einem an diesen angeschlossenen, vom Elektrolyten durchflossenen Gefäß, aus dessen unterem Ende der Elektrolyt heraustropft und die vom Elektrolyten dadurch ständig umspülte, im Gasstrom angeordnete Indikatorelektrode herausragt, und einer Vergleichselektrode, die mit einem Elektrolyten mit der Indikatorelektrode elektrisch in Verbindung steht, sowie aus einem die Potentialdifferenz zwischen der Indikatorelektrode und der Vergleichselektrode messenden Meßinstrument besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichselektrode (4) mit der Indikatorelektrode (3) in dem vom Elektrolyten durchflossenen Gefäß (7) vor dem Austritt des Elektrolyten zur aktiven Stelle angeordnet ist.

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