RU2094795C1 - Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях - Google Patents
Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094795C1 RU2094795C1 RU96115692A RU96115692A RU2094795C1 RU 2094795 C1 RU2094795 C1 RU 2094795C1 RU 96115692 A RU96115692 A RU 96115692A RU 96115692 A RU96115692 A RU 96115692A RU 2094795 C1 RU2094795 C1 RU 2094795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- sensitive element
- partial pressure
- gas mixtures
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- -1 alkali metal bisulfate Chemical class 0.000 abstract 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- ZOIOVSMWGBSJGP-UHFFFAOYSA-N silver silver nitrate Chemical compound [Ag].[Ag+].[O-][N+]([O-])=O ZOIOVSMWGBSJGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000006 cesium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к чувствительному элементу электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях, состоящему из твердого композитного электролита и двух электродов, один из которых изготовлен из Pt или Pd, а другой из Ag и промежуточного слоя из смеси Ag- Ag2SO4, при этом твердый композитный электролит состоит из смеси одной из кислых солей сульфата щелочного металла MeHSO4 и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении, мол.%: MHSO4 20-70; SiO2 остальное. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться в химической, электронной и в других отраслях промышленности и энергетики, а также службами техники безопасности для определения парциального давления H2 в газовых смесях.
Известен чувствительный элемент электрохимического датчика H2 потенциометрического типа, работающий в диапазоне температур 20-200oС, состоящий из 2-х электродов, один из которых изготовлен из Pt, а другой из Ag, Tl, TiHx или ZrHx, между которыми помещен тонкий слой электролита Zr(HPO4)• 2H2O [1] Значения ЭДС, возникающей между электродами, зависят от давления водорода. Такой чувствительный элемент позволяет измерять парциальные давления водорода в диапазоне 10-105 ppm.
Недостаток данного элемента заключается в том, что измерения можно проводить только в присутствии паров воды, т.е. только во влажной атмосфере. В противном случае происходит быстрая дегидратация электролита и, как следствие, деградация чувствительного элемента.
Наиболее близким техническим решением является чувствительный элемент, представляющий собой твердотельную гальваническую цепь [2]
,
где в качестве электролита (ТЭ) используют композиты, представляющие собой смесь Sb2O5 и одной из солей цезия с общей формулой CsHx(ЭО4)2, где Э s или P, x 3 или 5. Данный элемент работает стабильно при комнатной температуре в реальных газовых смесях с переменной влажностью.
где в качестве электролита (ТЭ) используют композиты, представляющие собой смесь Sb2O5 и одной из солей цезия с общей формулой CsHx(ЭО4)2, где Э s или P, x 3 или 5. Данный элемент работает стабильно при комнатной температуре в реальных газовых смесях с переменной влажностью.
Недостатком данного элемента является узкий диапазон рабочих температур. При Т>60oC начинается деградация элемента, по-видимому, вследствие протекания химической реакции между компонентами электролита, в результате которой образуется плохопроводящее соединение.
В изобретении решается задача расширения диапазона рабочих температур чувствительного элемента датчика парциального давления водорода в газовых смесях в условиях различной влажности.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в чувствительном элементе типа
в качестве твердого электролита используется композит, изготовленный из смеси MeHSO4, Me Rb, Сs, K и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении,мол.):
MeHSO4 20-70;
SiO2 Остальное
Композит, используемый в чувствительном элементе, стабилен в диапазоне температур 20-200oC, выдерживает многократное термоциклирование без изменения характеристик. Проводимость композита зависит от состава и составляет 10-2 10-6 Ом-1см-1 в рабочем интервале температур. При содержании MeHSO4 менее 20 или более 70 мол. композит имеет значительно более низкую проводимость, вследствие чего резко снижается чувствительность и увеличивается время срабатывания датчика.
в качестве твердого электролита используется композит, изготовленный из смеси MeHSO4, Me Rb, Сs, K и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении,мол.):
MeHSO4 20-70;
SiO2 Остальное
Композит, используемый в чувствительном элементе, стабилен в диапазоне температур 20-200oC, выдерживает многократное термоциклирование без изменения характеристик. Проводимость композита зависит от состава и составляет 10-2 10-6 Ом-1см-1 в рабочем интервале температур. При содержании MeHSO4 менее 20 или более 70 мол. композит имеет значительно более низкую проводимость, вследствие чего резко снижается чувствительность и увеличивается время срабатывания датчика.
Изобретение поясняется чертежом.
Чувствительный элемент представляет собой таблетку из твердого электролита 1, к торцевым сторонам которого припрессованы два электрода один 2 из платины или палладия, а второй 3 из серебра с промежуточным слоем 4 из смеси Aq -Aq2SO4.
Пример 1. Берут мелкодисперсный порошок SiO2 и тщательно перемешивают его с RbHSO4 в соотношении 70 30 мол. Из смеси прессуют таблетку, на одну сторону которой напыляют электрод из смеси Ag-Ag2SO4, который покрывают серебряной пастой. Готовую таблетку прогревают при 220oC в течении 5 мин. Затем полученный таким образом чувствительный элемент помещают в термостатируемый объем с известной концентрацией водорода и измеряют значения ЭДС между электродами.
Пример 2-4. В условиях примера 1 берут другие составы композита RbHSO4-SiO2. Результаты испытаний указаны в таблице.
Пример 5. В условиях примера 1 берут композит, содержащий CsHSO4 и SiO2 в соотношении 50 50 мол.
Пример 6. В условиях примера 1 берут композит, содержащий KHSO4 и SiO2 в соотношении 40 60 мол.
Таким образом, предлагаемый чувствительный элемент работает при температурах 20-200oC в то время, как прототип [2] только при комнатной.
Значения ЭДС (мв) чувствительных элементов различного состава при различных температурах (принятые сокращения: н/с значения нестабильны во времени) приведены в таблице.
Литература.
1. N.Miura, T.Harada, Y.Shimizu, N.Yamazoe /Cordless Solid State Hydrogen Sensor Using Proton Conductor Thick Film/ Sensors and Actuators, B1 (1990) р.125-129.
2. Патент РФ N 2038592, кл. G 01 N 27/407, 1995.
Claims (1)
- Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях, состоящий из твердого композитного электролита и двух электродов, один из которых изготовлен из Pt или Pd, а другой из Ag и промежуточного слоя из смеси Ag-Ag2SO4, отличающийся тем, что твердый композитный электролит состоит из смеси одной из кислых солей сульфата щелочного металла MeHSO4 и мелкодисперсного порошка SiO2, взятых в соотношении, мол.MeHSO4 20 70
SiO2 Остальноен
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96115692A RU2094795C1 (ru) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96115692A RU2094795C1 (ru) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2094795C1 true RU2094795C1 (ru) | 1997-10-27 |
| RU96115692A RU96115692A (ru) | 1998-05-27 |
Family
ID=20184006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96115692A RU2094795C1 (ru) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2094795C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2323437C1 (ru) * | 2006-06-23 | 2008-04-27 | Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук | Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях |
| RU2371713C2 (ru) * | 2007-11-07 | 2009-10-27 | Некоммерческая организация Институт проблем химической физики Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПХФ РАН) | Сенсор для детектирования водорода и способ его изготовления |
| RU2526220C1 (ru) * | 2013-02-12 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях |
| RU181295U1 (ru) * | 2018-05-03 | 2018-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Устройство для обнаружения водорода |
-
1996
- 1996-08-02 RU RU96115692A patent/RU2094795C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент СССР N 2038592, кл. G 01 N 27/407, 1995. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2323437C1 (ru) * | 2006-06-23 | 2008-04-27 | Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук | Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях |
| RU2371713C2 (ru) * | 2007-11-07 | 2009-10-27 | Некоммерческая организация Институт проблем химической физики Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПХФ РАН) | Сенсор для детектирования водорода и способ его изготовления |
| RU2526220C1 (ru) * | 2013-02-12 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях |
| RU181295U1 (ru) * | 2018-05-03 | 2018-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Устройство для обнаружения водорода |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5573648A (en) | Gas sensor based on protonic conductive membranes | |
| WO1996024052A9 (en) | Electrochemical gas sensor | |
| JP3751026B2 (ja) | 分析セル | |
| Miura et al. | An improved type of proton conductor sensor sensitive to H2 and CO at room temperature | |
| US4138881A (en) | Resistor-type solid electrolyte oxygen sensor | |
| RU2094795C1 (ru) | Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в газовых смесях | |
| US6193865B1 (en) | Analytic cell | |
| US4622105A (en) | Method for measuring gaseous sulfur dioxide | |
| JP3067532B2 (ja) | 電気化学素子及び窒素酸化物濃度測定装置 | |
| US6365022B1 (en) | Gas sensor | |
| EP0199761A4 (en) | SENSORS AND METHOD FOR MEASURING PARTIAL PRESSURES OF OXYGEN IN HOT GASES. | |
| KR20060025079A (ko) | 고체 전해질 층을 갖는 수소이온 센서 전극 및 이를이용한 ｐＨ 측정시스템 | |
| Holzinger et al. | Chemical Sensors for Acid‐Base‐Active Gases: Applications to CO2 and NH3 | |
| Miyazaki et al. | A new potential‐type humidity sensor using EMD‐based manganese oxides as a solid electrolyte | |
| Chehab et al. | A hydrogen sensor based on bonded hydronium NASICON | |
| RU2038592C1 (ru) | Чувствительный элемент электрохимического датчика парциального давления водорода в воздухе | |
| JPS5991358A (ja) | 笑気センサ | |
| Roh et al. | Gold film amperometric sensors for NO and NO 2 | |
| JPH0423212B2 (ru) | ||
| JPS607358A (ja) | 常温作動型ガスセンサ− | |
| JP2911292B2 (ja) | 湿度センサ | |
| JPH04364457A (ja) | 厚膜製試薬展開および試薬固定層 | |
| CA2516921C (en) | Analytic cell | |
| JPH0147740B2 (ru) | ||
| Jahn et al. | Functional layers for chemical sensors based on conducting polypyrrole |