Електрохімічний газоаналізатор

1. Електрохімічний газоаналізатор, що містить заповнені електролітом камеру з капіляром, а також катод і анод або анодну систему, які мають контакт з електролітом газоаналізатора, при цьому катод і капіляр відокремлені від зовнішнього середовища селективно-проникною мембраною у формі круга, яка притягнута до катода та капіляра і зафіксована на прикатодній поверхні газоаналізатора по замкнутій лінії кришкою, яка з'єднана з накидною гайкою і виконана у вигляді перевернутого стакана з осьовим отвором в дні, при цьому поверхня катода спряжена з прикатодною поверхнею газоаналізатора, який відрізняється тим, що мембрана притягнута дном кришки, при цьому крайова частина мембрани затиснута між дном кришки і розміщеним в порожнині кришки ущільнювальним кільцем із заданими модулем пружності та висотою. 2. Газоаналізатор за п. 1, який відрізняється тим, що поверхня катода виконана сфероїдальною, а прикатодна поверхня газоаналізатора - сфероїдальною або конічною. 3. Газоаналізатор за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що мембрана зафіксована на прикатодній поверхні газоаналізатора ребром кришки з перерізом у формі негострого кута. 4. Електрохімічний газоаналізатор, що містить заповнені електролітом камеру з капіляром, а також катод і анод або анодну систему, які мають контакт з електролітом газоаналізатора, при цьому катод і капіляр відокремлені від зовнішнього середовища селективно-проникною мембраною у формі круга, яка притягнута до катода та капіляра і зафіксована на прикатодній поверхні газоаналіза 2 (19) 1 3 91440 4 8. Газоаналізатор за п. 7, який відрізняється тим, що поверхня катода виконана сфероїдальною, а прикатодна поверхня газоаналізатора - сфероїдальною або конічною. 9. Газоаналізатор за пп. 7, 8, який відрізняється тим, що мембрана зафіксована на прикатодній поверхні газоаналізатора ребром кришки з перерізом у формі негострого кута. Винахід стосується техніки вимірювання вмісту розчиненого газу в рідких і газових середовищах, призначений в основному для застосування в океанографічній апаратурі і може бути використаний в гірничій, хімічній промисловості, в різних технологічних і екологічних системах вимірювання і контролю вмісту розчиненого газу в досліджуваному середовищі. Відомий електрохімічний датчик кисню [1] полярографічного типу, що містить корпус, на торці стійки якого встановлений катод. У корпусі виконана камера, заповнена електролітом, в якій розташований анод, який інжектує заряди. Камера з'єднана із каналом підведення електроліту до катода і каналом відведення електроліту, сполучений з вузлом барокомпенсації. Анод суміщений із стінкою камери і виконаний у вигляді поверхні сферичного сегмента, оберненого увігнутим боком до катода, що має в центрі отвір і сполучений із каналом підведення електроліту. При цьому катод, анод і канал розташовані співісно. Від зовнішнього середовища катод і канал, що підводить електроліт до катода, відокремлені селективною мембраною у формі круга, яка притиснута до катода і стійки корпусу ковпачком за допомогою накидної гайки. Загальними суттєвими ознаками цього аналога і заявленого технічного рішення є: анод і катод; заповнені електролітом камера з капіляром; сполучення поверхні катода з прикатодною поверхнею датчика; селективно-проникна мембрана, яка притиснута до катода і капіляра кришкою (ковпачком), зв'язаною з накидною гайкою. Датчик працює за принципом внутрішньої поляризації, тобто потрібний для відновлення молекул кисню потенціал додається катоду за допомогою анода, що знаходиться усередині електролітичної камери. Молекули кисню з досліджуваного середовища проникають через селективно-проникну мембрану і відновлюються на катоді до іонів ОН-, які, будучи носіями електричного струму, рухаються під впливом різниці потенціалів між анодом і катодом по капіляру в електролітичну камеру. Таким чином капіляр, що володіє малим поперечним перетином, певною довжиною, і заповнений зарядженими частинками, кількість яких залежить від проникаючих через селективнопроникну мембрану молекул кисню, є разом з катодом чутливим елементом [2], опір якого залежить від кількості в досліджуваному середовищі розчиненого кисню. Для того, щоб виключити вплив опору камери з електролітом, електрично включеної послідовно з капіляром, сучасні електрохімічні пристрої будують за методом «фіксації напруги» [3], згідно з яким замість одного електрода, що поляризує катод (тобто одного анода), застосовують систему електродів - електрод для інжекції струму і ета лонний електрод для підтримки напруги в розчині поблизу робочого електрода. Така електродна система є анодною системою в застосуванні, наприклад, до вимірювального каналу концентрації розчиненого кисню полярографічного типу, наприклад, описаного в [2]. Недоліком даного датчика є наступне. Селективно-проникна мембрана при надяганні кришки морщиться, утворюючи складки, що приводить до порушення герметичності електролітичної камери і, як наслідок, до її отруєння та активного окислення катода, наприклад, при зондуванні сірчановодневої зони Чорного моря. Крім того, просте притиснення мембрани до катода кришкою не забезпечує надійного прилягання мембрани. При збільшенні шару електроліту між мембраною та катодом відбувається скупчування інформаційних іонів безпосередньо під мембраною, а не в капілярі, і тривале розсмоктування їх в капіляр, що приводить до збільшення показника інерції та зниження чутливості датчика і навіть до витоку інформаційних іонів в складки, що приводить до неточного визначення їх кількості, тобто до нестабільності чутливості датчика. Для надійної роботи датчика мембрана повинна бути щільно натягнута на катод, а відповідних заходів в даному технічному рішенні не передбачено. Найбільш близьким до винаходу по сукупності ознак є електрохімічний газоаналізатор [4], вибраний як прототип для кожного з технічних рішень, що входять до заявленої групи. Прототип містить корпус з камерою, заповненою електролітом, а також катод і анод, що поляризує катод (або замість одного анода - анодну систему з декількох електродів, як, наприклад, в [5]). Анод розташований в камері. Катод розташований на торці стійки, закріпленої на корпусі, яка складає з ним одне ціле. Камера має капіляр, який забезпечує безпосередній контакт катода з електролітом камери. Цей капіляр разом з катодом є чутливим елементом газоаналізатора. На стійці закріплена селективно-проникна мембрана, що відокремлює катод і капіляр від зовнішнього середовища. Мембрана має форму круга, діаметр якого перевищує діаметр торця стійки, і притиснута до катода і стійки за допомогою двошарової кришки, внутрішній шар якої утворений набрякаючою у воді пластмасою. Кришка сполучена з накидною гайкою. При обертанні гайки кришка опускається по стійці, утворюючи в зазорі між внутрішнім пластмасовим шаром і стійкої складки. Шляхом взаємодії з цими складками (тертям) кришка здійснює одночасне притягання мембрани до катода і капіляра і фіксацію її в приелектродній зоні стійки по замкнутій лінії конічною поверхнею пластмасового шару. Загальними суттєвими ознаками прототипу і заявленого рішення є: заповнені електролітом камера з капіляром; катод і анод (або анодна сис 5 тема), які мають контакт з електролітом; катод і капіляр відокремлені від зовнішнього середовища селективно-проникною мембраною у формі крута, яка притягнута до катода і капіляра і зафіксована на прикатодній поверхні газоаналізатора по замкнутій лінії кришкою; кришка зв'язана з накидною гайкою і виконана у вигляді перевернутого стакана з осьовим отвором в дні; поверхня катода сполучена з прикатодною поверхнею газоаналізатора. Прототип забезпечує стабільність кріплення мембрани і розбирання пристрою, проте проблема натягнення мембрани розв'язується за допомогою підгонки зазора між внутрішнім пластмасовим шаром кришки та бічною поверхнею стійки, де розташовані складки мембрани. Підгонку зазора здійснюють під величину, описану виразом D+3