Електрохімічний датчик кисню

Электрохимический датчик кислорода, содержащий электролит и электроды, размещенные в корпусе, герметизированном с торцов газодиффузионной и газонепроницаемой мембранами, и газовую камеру, расположенную над газодиффузионной мембраной, примыкающей к катоду, отлич а ю щ и й с я тем, что газовая камера дополнительно содержит двухслойную съемную перегородку, нижний слой которой выполнен в виде пористой фторопластовой мембраны, а верхний слой выполнен из пленки газонепроницаемого полимера, при этом нижняя часть газовой камеры между газодиффузионной мембраной и перегородкой заполнена инертным газом, а верхняя камера заполнена воздухом и снабжена двумя отверстиями для ввода и вывода газа. Изобретение относится к электрохимическим устройствам, обеспечивающим определение содержания кислорода в газообразной среде, и может быть использовано в промышленности для контроля и автоматизации химических и биохимических процессов, а также в медицине для контроля содержания кислорода в барокамерах. Известен электрохимический датчик кислорода, работающий как источник электрического тока, величина которого линейно связана с содержанием кислорода в анализируемой среде [1]. Такой датчик содержит корпус, изготовленный из токонепроводящего материала, катод из металла каталитически активного к процессу восстановления кислорода, анод - свинцовый, цинковый или кадмиевый, газодиффузионную мембрану. Недостатком такого датчика является ограниченный срок службы, связанный с выработкой активной массы анода. Так как кислород в воздухе присутствует постоянно, то ресурс вырабатывается даже в период хранения датчиков. Известен портативный автоматический газоанализатор смеси сероводорода и кислорода [2], основными элементами которого С > ел ел о о О 15569 На чертеже представлена конструктивявляются электрохимические датчики сероная схема электрохимического датчика кисводорода и кислорода. Датчик кислорода со*» лорода. держит катод, представляющий собой торец Электрохимический датчик кислорода 5 проволоки из золота, покрытый газодиффузионной мембраной, свинцовый анод и ще- состоит из корпуса 1 и газовой камеры 2, лочной электролит. Ресурс работы датчика выполненных из пластмассы. В корпусе 1 6000 ч, но так как кислород постоянно при- датчика размещены серебряный или золотой сутствует в воздухе, то для того чтобы ресурс катод 3 и плотно прилегающая к нему не вырабатывался в период хранения, дат- газодиффузионная мембрана 4, щелочной чик помещается в металлический контей- 10 электролит 5, свинцовый анод 6, компенсационная мембрана 7 из газонепроницаемонер, заполненный инертным газом. го полимера. Датчик герметизируется Недостатком такого устройства являетгазодиффузионной и компенсационной ся большой объем инертного газа, что может мембранами, резиновыми прокладками 8 и привести к испарению части электролита и 15 пластмассовыми кольцами 9. На датчике уменьшению срока службы датчика. расположены двухслойная мембрана 10,11 Наиболее близким по технической сущи газовая камера 2, состоящая из двух отдености к заявляемому изобретению является лений 12 и 13. Газовая камера герметично газоанализатор [3], датчик которого предприсоединена к корпусу с помощью резиноставляет собой электрохимическое устройство, содержащее щелочной электролит, 20 вой прокладки 8, пористой фторопластовой перегородки 10 и резьбы на корпусе и камекатод в виде перфорированного золотого ре. Газовая камера содержит два штуцера диска, анод, изготовленный из свинцовой 14 для ввода и вывода газа или ввода иглы проволоки, газодиффузионную мембрану, шприца с жидким материалом перегородки плотно прилегающую к катоду, и эластичную мембрану со стороны анода, которые 25 11. герметизируют пластмассовый цилиндричеПредлагаемое устройство работает слеский корпус. Над газодиффузионной мембдующим образом. В отсутствие перегородок раной размещена небольшая газовая 10 и 11 проводят калибровку датчика, прокамера, закрытая резиновой пробкой. пуская через газовую камеру 2 поверочные 30 газовые смеси (ПГС). При этом кислород из Недостатком такого устройства являетПГС диффундирует через газодиффузионся изменение показаний датчика после разную мембрану 4 и восстанавливается на кагерметизации, превышающее его тоде 3, а свинцовый анод 6 окисляется, в погрешность и низкий срок службы, потому, результате чего генерируется электричечто кислород воздуха в газовой камере над 35 ский ток, величина которого пропорциомембраной вырабатывается датчиком, давнальна концентрации кислорода. После ление понижается, а это приводит к прогибу калибровки датчик готовят к хранению слене только резиновой пробки, но и газодифдующим образом. Между газовой камерой и фузъюнной мембраны. датчиком размещают пористую фтороплаЗадача изобретения - повышение срока 40 стовую мембрану 10. Через верхнее отделеслужбы датчика кислорода. ние газовой камеры 13 пропускают инертный газ, при этом нижнее отделение Задача решается тем, что в электрохи12 также заполняется инертным газом. Когмическом датчике кислорода, содержащем да выходной сигнал датчика будет равен ЧГ, электролит и электроды, размещенные в 45 через штуцер для вывода газа 14 с помощью корпусе, герметизированном с торцов газошприца вводится водный раствор (5-10%) диффузионной и газонепроницаемой мембполивинилового спирта, а затем 3% раствор ранами, и газовую камеру, расположенную буры для структурирования пленки поливинад газодиффузионной мембраной, примынилового спирта. Поток инертного газа откающей к катоду, согласно изобретению, га- 50 ключают. Перед эксплуатацией датчика зовая камера в период хранения разделена газовую камеру отвинчивают, перегородку на две части двухслойной перегородкой, удаляют, и газовая камера опять служит для нижний слой которой выполнен в виде фтоподачи анализируемого газа. ропластовой мембраны, а верхний слой - из В предлагаемом изобретении отсутстпленки газонепроницаемого полимера, при 55 вие кислорода в газодиффузионной камере этом нижняя часть газовой камеры между в период хранения приводит к превращегазодиффузионной мембраной и перегороднию электрохимической реакции восстановкой заполнена инертным газом, а верхняя ления кислорода на катоде. Соответственно камера заполнена воздухом и снабжена прекращается и анодная реакция образовадвумя отверстиями для ввода и вывода газа. ния окисных соединений свинца, а запас 15569 свинца, в основном, и определяет ресурс работы датчика. Метрологические характеристики датчика (чувствительность и погрешность) определяются толщиной диффузионного слоя, который благодаря очень плотному прилеганию катода к мембране локализуется в последней. Следовательно, во время хранения толщина диффузионного слоя не должна нарушаться, что наблюдается при хранении датчика, закрытого резиновой пробкой. Применение газовой камеры с двумя отделениями, разделенными двухслойной мембраной, позволяет загерметизировать датчик и хранить его в таких условиях, когда давление элект ролита на газодиффузионную мембрану с одной стороны и инертного газа с другой стороны будет одинаково, а следовательно, и толщина диффузионного слоя не будет 5 меняться. Конструкция датчика позволяет проводить многоразовое его использование, так как разгерметизированный датчик можно 10 опять загерметизировать, заменив разделительные мембраны. Предлагаемое изобретение позволяет увеличить срок службы датчика с сохранением достаточно высоких его метрологиче-15 ских характеристик. JO Упорядник Замовлення 4190 4 Техред М.Моргентал У/ ІЗ Коректор М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород. вул.ГагарІна, 101 і