Електрохімічний сенсор на кисень

Електрохімічний сенсор на кисень, до складу якого входить робочий електрод, допоміжний електрод та електроліт, який відрізняється тим, що як електроліт використовується сольовий розчин, а кисневий електрод містить суміш 45% поліаніліну, 45% активованого вугілля і 10% вуглецевого волокна Винахід відноситься до датчиків або сенсорів на кисень в газовому середовищі Він може бути використаний у виробництві промислових датчиків на кисень у газах та у водних розчинах Завданням винаходу є вдосконалення сенсорів на кисень ВІДОМІ сенсори на кисень з кисневим електродом, що містять благородні метали або шпинелі Як електроліт використовується луг [1,2] Серед недоліків вказаних сенсорів зазначають малу чутливість до 1% кисню в газовому середовищі та чутливість на оксид вуглецю в газовій суміші, що викликає поступову карбонізацію електроліту Прототипом винаходу є сенсор на кисень, що складається з електрохімічної комірки з бічними стінками у вигляді двох кисневих газодифузійних електродів на основі нікель-кобальтової шпинелі та електроліту 30% розчину КОН [2] Недоліками цього прототипу є його мала чутливість до кисню (2% об) та реакція на присутність оксиду вуглецю в газовому середовищі, що викликає поступову карбонізацію електроліту в порах газодифузійного електроду Мета винаходу - збільшення чутливості сенсора та надання йому селективності без використання мембран Поставлена мета досягається шляхом заміни електроліту КОН, який використовується у прототипі, на розчин солі цинку ZnCb та хлористого амонію NH4CI з концентрацією 2М та 5М ВІДПОВІДНО Застосування сольового розчину виключає карбонізацію електроліту в порах електроду і, таким чином, підвищує його селективність Допускається використовувати будь-які сольові розчини, що не взаємодіють з киснем До складу газодифу зійного електроду входить суміш поліаніліну, активованого вугілля та вуглецевого волокна Це сприяє підвищенню чутливості на кисень до 1-10 3% в об'ємі електроліту 3 наведених прикладів використання винаходу можна побачити, що найбільш вагомі характеристики на чутливість та селективність мають сенсори з використанням сольового електроліту та газодифузійного електроду на основі поліаніліну, активованого вугілля та вуглецевого волокна Наведемо приклади виконання винаходу Приклад 1 (Прототип) До складу робочого електроду входить пресований газодифузійний кисневий електрод на основі активованого вугілля та кобальт-нікелевої шпинелі, 30% КОН як електроліт, цинкова фольга як допоміжний електрод Допоміжний та робочий електроди з'єднані на опір 100 кОм через мікроамперметр При проходженні чистого азоту фіксується струм в 1мА При проходженні суміші з 20% кисню та 80% азоту фіксується струм ЮмА При проходженні суміші 20% кисню, 10% оксиду вуглецю та 70% азоту після 3 годин роботи сила струму падає до 9мА Чутливість сенсорів на кисень визначалась по мінімальному фіксованому струму в системі робочий та допоміжний електрод при ЗМІНІ вмісту кисню при проходженні різних газових сумішей з визначеною концентрацією кисню Селективність визначалась по ЗМІНІ сили струму при проходженні газової суміші з домішками оксиду вуглецю та азоту Приклад 2 До складу робочого електроду входить пресований кисневий електрод з активованого вугілля, CO сч Ю Ю 55243 сольовий розчин 5М ІЧЬЦСІ та 2М ZnCb як електроліт та цинкова фольга як допоміжний електрод Допоміжний та робочий електроди з'єднані на опір 100 кОм через мікроамперметр При проходженні чистого азоту зареєстровано струм 16мкА При проходженні суміші 20% кисню та 80% азоту зафіксовано струм 1мА При проходженні суміші 20% кисню, 10% оксиду вуглецю та 70% азоту після З годин роботи сила струму не змінюється та залишається 1 мА Чутливість сенсорів на кисень визначалась по мінімальному фіксованому струму в системі робочий та допоміжний електрод при ЗМІНІ вмісту кисню при проходженні різних газових сумішей з визначеною концентрацією кисню Селективність визначалась по ЗМІНІ сили струму при проходженні газової суміші з домішками оксиду вуглецю та азоту Приклад З До складу робочого електроду входить пресований кисневий електрод з суміші поліаншіну 45%, активованого вугілля 45% та вуглецевого волокна 10%, сольовий розчин 5М NH4CI та 2М ZnCI2 як електроліт та цинкова фольга як допоміжний електрод Допоміжний та робочий електроди з'єднані на опір 100 кОм через мікроамперметр При проходженні чистого азоту зареєстровано струм 8мкА, При проходженні суміші 20% кисню та 80% азоту зафіксовано струм 4мА При проходженні суміші 20% кисню, 10%оксиду вуглецю та 70% азоту піс ля 3 годин роботи сила струму не змінюється та залишається 4мА Чутливість сенсорів на кисень визначалась по мінімальному фіксованому струму в системі робочий та допоміжний електрод при ЗМІНІ вмісту кисню при проходженні різних газових сумішей з визначеною концентрацією кисню Селективність визначалась по ЗМІНІ сили струму при проходженні газової суміші з домішками оксиду вуглецю та азоту Таким чином, виконання цих прикладів доводить, що заявлені характеристики сенсора на чутливість і селективність досягаються тільки при наявності сольового розчину та суміші поліаніліну, активованого вугілля та вуглецевого волокна при такому співвідношенні поліаніліну - 45%, активованого вугілля - 45% та вуглецевого волокна 10% мас Література 1 Taillefen Martial, Luther George W , Nuzzio Donald В The application of electrochemical tools in situ measurements in aquatic systems Electroanalysis, 2000,12, №6, p 401-412 2 Джамбек А А , Джамбек О И О возможности применения кислородных газодиффузионных электродов на основе никель-кобальтовой шпинели при разработке датчика для определения концентрации кислорода Одесск гос университетет Одесса, 2001 Деп в ГНТБ Украины 05 03 2001, № 37 - Ук 2001 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24