[go: up one dir, main page]

RU1801204C - Electrochemical transducer of carbon dioxide - Google Patents

Electrochemical transducer of carbon dioxide

Info

Publication number
RU1801204C
RU1801204C SU914945455A SU4945455A RU1801204C RU 1801204 C RU1801204 C RU 1801204C SU 914945455 A SU914945455 A SU 914945455A SU 4945455 A SU4945455 A SU 4945455A RU 1801204 C RU1801204 C RU 1801204C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
sensor
sodium
solid
composition
Prior art date
Application number
SU914945455A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Сергеевна Леонова
Юрий Анатольевич Добровольский
Евгений Александрович Укше
Original Assignee
Людмила Сергеевна Леонова
Юрий Анатольевич Добровольский
Евгений Александрович Укше
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Людмила Сергеевна Леонова, Юрий Анатольевич Добровольский, Евгений Александрович Укше filed Critical Людмила Сергеевна Леонова
Priority to SU914945455A priority Critical patent/RU1801204C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1801204C publication Critical patent/RU1801204C/en

Links

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

Использование: контрольно-измерительна  техника, а именно электрохимические твердотельные датчики состава газовых сред. Датчик может найти применение в сельском хоз йстве дл  регулировани  состава атмосферы оранжерей, теплиц и овощехранилищ с целью поддержани  повышенной концентрации углекислого газа (диоксида углерода), а также в системах управлени  кондиционерами и в технологических процессах. Сущность изобретени : в электрохимическом датчике, состо щем из твердого электролита с натриевой проводимостью , электрода сравнени  и рабочего электрода, в качестве твердого электролита использованы соединени  NasLnSUOi2, где Ln - элемент из группы лантаноидов, причем в качестве электрода сравнени  вз та натрийвольфрамова  бронза состава Nao.sWOa, а в качестве рабочего электрода - твердый раствор Sn02-SbOa. 3 ил. fe Сущность изобретени  состоит в том, что в качестве твердого натрийпровод щего электролита в датчике использован комплексный силикат, имеющий формулу Na5LnSi40i2, где Ln - элемент из группы лантаноидов, причем в качестве электрода сравнени  вз то соединение состава Nao.sWOa (натрийвольфрамова  бронза), а в качестве рабочего электрода вз т твердый раствор оксидов олова и сурьмы Sn02 Sb02. Таким образом, датчик диоксида угле00 о k ю о 4 ISUsage: instrumentation, namely electrochemical solid-state sensors for the composition of gaseous media. The sensor can be used in agriculture to control the atmospheric composition of greenhouses, greenhouses and vegetable stores to maintain an increased concentration of carbon dioxide (carbon dioxide), as well as in air conditioning control systems and in technological processes. SUMMARY OF THE INVENTION: In an electrochemical sensor consisting of a solid electrolyte with sodium conductivity, a reference electrode and a working electrode, NasLnSUOi2 compounds are used as a solid electrolyte, where Ln is an element from the lanthanide group, and sodium tungsten bronze of the composition Nao is used as a reference electrode. sWOa, and Sn02-SbOa solid solution as a working electrode. 3 ill. The essence of the invention lies in the fact that a complex silicate having the formula Na5LnSi40i2, where Ln is an element from the lanthanide group, is used as a solid sodium-conducting electrolyte in the sensor, moreover, a compound of the composition Nao.sWOa (sodium tungsten bronze) is used as a reference electrode, and a solid solution of tin and antimony oxides Sn02 Sb02 was taken as the working electrode. Thus, the carbon dioxide sensor

Description

рода, согласно предлагаемому изобретению , представл ет собой твердотельную электрохимическую системуkind, according to the invention, is a solid-state electrochemical system

Nao.sWOs Na5LnSi40i2. Sn02-Sb02.Nao.sWOs Na5LnSi40i2. Sn02-Sb02.

Твердые электролиты типа комплексных силикатов NasLnSi40i2 отличаютс  высокой проводимостью по ионам натри  при комнатных температурах ( 0,001 См/см при 25°С) и способностью адсорбировать частицы диоксида углерода, благодар  наличию адсорбционных центров - ионов лан- таноидов Ln3+, где Ln La, Eu, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Tb и др.Solid electrolytes of the type NasLnSi40i2 complex silicates are characterized by high conductivity with respect to sodium ions at room temperatures (0.001 S / cm at 25 ° C) and the ability to adsorb carbon dioxide particles, due to the presence of adsorption centers - Ln3 + lanthanide ions, where Ln La, Eu, Sm , Gd, Tb, Dy, Ho, Tb, etc.

Полупроводниковые твердые растворы , существующие в интервале составов от 0,5 до 30 мол.% Sb02, также сильно адсорбируют С02. Натриева  бронза Nao.sWOa в контакте с натрий-провод щим твердым электролитом, потенциал которого определ етс  обменом ионами натри  и не зависит от состава газовой фазы. Поэтому бронза служит устойчивым электродом сравнени .Semiconductor solid solutions existing in the composition range from 0.5 to 30 mol% Sb02 also strongly adsorb CO2. Sodium Bronze Nao.sWOa in contact with a sodium conductive solid electrolyte, the potential of which is determined by the exchange of sodium ions and is independent of the composition of the gas phase. Therefore, bronze serves as a stable reference electrode.

На фиг.1 изображен предлагаемый датчик , продольный разрез; на фиг,2 и 3 - диаграммы , по сн ющие его работу.Figure 1 shows the proposed sensor, a longitudinal section; Figs. 2 and 3 are diagrams illustrating its operation.

В цилиндрическую пресс-форму 1, изготовленную , например, из фторопласта, запрессовывают последовательно слой порошка натрийвольфрамовой бронзы 2 состава №о, с металлическим контактом 3, твердый электролит Na5LnSi40i2-4 и твердый раствор Sn02 Sb02-5 также с металлическим контактом 6 в виде проволоки из нержавеющей стали. При изменении концентрации диоксида углерода в воздухе из- мен етс  разность электрических потенциалов Е между двум  электродами (сигнал). Эта разность потенциалов линейно зависит от логарифма концентрации диоксида углерода, но не зависит от размера датчика, площади контактов электродов с электролитом или с газовой фазой. Величину Е измер ют цифровым вольтметром, который может быть проградуирован в единицах концентрации.In a cylindrical mold 1 made, for example, of fluoroplastic, a powder layer of sodium tungsten bronze powder 2 of composition No. 0 is pressed sequentially with metal contact 3, solid electrolyte Na5LnSi40i2-4 and solid solution Sn02 Sb02-5 also with metal contact 6 in the form of a wire from stainless steel. When the concentration of carbon dioxide in the air changes, the electric potential difference E between the two electrodes changes (signal). This potential difference linearly depends on the logarithm of the concentration of carbon dioxide, but does not depend on the size of the sensor, the area of contact of the electrodes with the electrolyte or with the gas phase. The value of E is measured with a digital voltmeter, which can be calibrated in units of concentration.

Изобретение иллюстрируетс  следующими примерам 1.The invention is illustrated by the following examples 1.

Пример1.К таблетке твердого электролита NasGdSi40i2 припрессовывают давлением 300 МПа с одной стороны порошок Nao.sWOa, а с другой - порошок Sbo,oiSno,9902. Электролит запрессовывают в корпус из фторопласта с токоотводами изExample 1. A Nao.sWOa powder is pressed onto a NasGdSi40i2 solid electrolyte tablet with a pressure of 300 MPa on one side and Sbo, oiSno, 9902 powder on the other. The electrolyte is pressed into the fluoroplastic housing with down conductors from

нержавеющей стали. Измерени  отклика проведены в смес х воздух-диоксид углерода при относительной влажности 26% и температуре 23°С. Зависимость измер емой разности потенциалов Е от концентрации углекислого газа С выражаетс  уравнением. Е 116 + 46 IgC ± 5, мВ.of stainless steel. Response measurements were carried out in air-carbon dioxide mixtures at a relative humidity of 26% and a temperature of 23 ° C. The dependence of the measured potential difference E on the concentration of carbon dioxide C is expressed by the equation. E 116 + 46 IgC ± 5, mV.

Величина Е на воздухе составл ет около 58 мВ и зависит от содержани  в нем диок- сида углерода. Значени  измеренных величин Е, рассчитанных по уравнению концентраций диоксида углерода и заданных концентраций в газовой фазе, даны в табл.1.The value of E in air is about 58 mV and depends on the content of carbon dioxide in it. The values of the measured E values calculated by the equation of carbon dioxide concentrations and given concentrations in the gas phase are given in Table 1.

П р и м е р 2. Датчик изготовлен как в примере 1, но в качестве твердого электролита вз то соединение NasHoSi40i2, относительна  влажность среды 47%, температура 22°С. Градуировочное уравнениеExample 2. The sensor was manufactured as in Example 1, but the NasHoSi40i2 compound was taken as a solid electrolyte, relative humidity of the medium was 47%, and the temperature was 22 ° C. Calibration equation

Е 89+ 56 IgC ±7, мВE 89+ 56 IgC ± 7, mV

Величина Е на воздухе равна 16 мВ. Результаты измерений и расчетов сигнала представлены в табл.2.The value of E in air is 16 mV. The results of measurements and calculations of the signal are presented in table 2.

Таким образом, предлагаемый датчик позвол ет определ ть концентрацию диоксида углерода в смес х с воздухом в пределах от 0,1 до 50 об.% путем измерени  разности потенциалов на электродах. Врем  установлени  стационарного отклика около 20 с, врем  релаксации не более 90 с. Относительна  ошибка определени  концентрации составл ет от 2 до 15%. Датчик сохран ет градуировку в течение длитель- 5 ного времени (не менее 3 мес цев), обладает механической и химической устойчивостью на воздухе. Рабочие температуры датчика близки к комнатным.Thus, the proposed sensor allows to determine the concentration of carbon dioxide in mixtures with air in the range from 0.1 to 50 vol.% By measuring the potential difference on the electrodes. The steady-state response time is about 20 s, and the relaxation time is no more than 90 s. The relative error in determining the concentration is from 2 to 15%. The sensor maintains calibration for a long time (at least 3 months), and has mechanical and chemical stability in air. The operating temperature of the sensor is close to room temperature.

55

00

55

00

Claims (1)

Формула изобретени  Электрохимический датчик диоксида углерода , содержащий размещенные в изолирующем корпусе натрийпровод щий твердый электролит, электрод сравнени  и рабочий электрод, отличающийс  тем, что, с целью снижени  рабочих температур датчика, в качестве натрийпровод щего твердого электролита использовано соединение состава NasLnSi40i2, где Ln - элемент из группы лантаноидов, причем электрод сравнени  изготовлен из соединени  Мао,, а рабочий электрод изготовлен из твердого раствора .SUMMARY OF THE INVENTION An electrochemical carbon dioxide sensor comprising a sodium-conducting solid electrolyte placed in an insulating housing, a reference electrode and a working electrode, characterized in that, in order to lower the sensor’s operating temperatures, a compound NasLnSi40i2, where Ln is an element, is used as a sodium-conducting solid electrolyte from the group of lanthanides, wherein the reference electrode is made from the compound Mao, and the working electrode is made from solid solution. Таблица 1Table 1 Продолжение табл. 1Continuation of the table. 1 Таблица 2table 2 AQ I--L -1AQ I - L -1 Ф1:г. 3F1: g. 3 РедакторEditor Составитель Е.Укше Техред М.МоргенталCompiled by E. Ukshe Tehred M. Morgenthal 0101 4 С («А ДО4 C ("A TO Корректор Н.ГунькоProofreader N. Gunko
SU914945455A 1991-06-14 1991-06-14 Electrochemical transducer of carbon dioxide RU1801204C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914945455A RU1801204C (en) 1991-06-14 1991-06-14 Electrochemical transducer of carbon dioxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914945455A RU1801204C (en) 1991-06-14 1991-06-14 Electrochemical transducer of carbon dioxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1801204C true RU1801204C (en) 1993-03-07

Family

ID=21579274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914945455A RU1801204C (en) 1991-06-14 1991-06-14 Electrochemical transducer of carbon dioxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1801204C (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10451581B2 (en) 2011-10-14 2019-10-22 Msa Technology, Llc Sensor interrogation
US11112378B2 (en) 2019-06-11 2021-09-07 Msa Technology, Llc Interrogation of capillary-limited sensors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент Канады №1119249, кл. G 01 N 27/407, опублик. 1982. 2. Gauthier M. и др. Solid state detectors for the potemiometric determination of gaseous oxide // J.EIectrochem. Soc. 1977. T.124, № 10. C.1579-1583. 3. M.Gauthier и др. Solid carbonate electrolytes for the potentiometric measurement of carbon oxides // In: Chemical Sensors. - Amsterdam: Elsevier,1983. C.63- 67. 4. Imanaka N. и др. A carbon dioxode gas sensor, based on lithium ionic conductor // Chem. Letters. 1990. №4. C.497-502. 5. Патент ЕР Ms 0182921, 1985. Saito Y., Maruyama T. Recent developments of the sensor for carbon oxides using solid electrolytes // Solid State Ionics. 1988. T.28/30, ч.П. С.1644-1649. Изобретение относитс к электроизмерительной технике, в частности к электрохимическим сенсорным датчикам состава газов, и может быть использовано дл определени содержани диоксида углерода (уг- лекислого газа) в воздухе с целью технологического или экологического контрол и в системах управлени . Цель изобретени - сниж *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10451581B2 (en) 2011-10-14 2019-10-22 Msa Technology, Llc Sensor interrogation
US11112378B2 (en) 2019-06-11 2021-09-07 Msa Technology, Llc Interrogation of capillary-limited sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5573648A (en) Gas sensor based on protonic conductive membranes
US5397442A (en) Sensor and method for accurately measuring concentrations of oxide compounds in gas mixtures
US4151060A (en) Solid state filter for gas sensors
US5124021A (en) Solid electrolyte gas sensor and method of measuring concentration of gas to be detected in gas mixture
WO1996024052A9 (en) Electrochemical gas sensor
US4622105A (en) Method for measuring gaseous sulfur dioxide
Siebert et al. Characteristics of an oxygen gauge at temperatures lower than 200° C
RU1801204C (en) Electrochemical transducer of carbon dioxide
JPS5850458A (en) Galvanic battery type humidity sensor
Hibino et al. CO2 sensors using BaCeO3-based ceramics
US4720993A (en) Semiconducting oxygen sensors
JPS6036947A (en) Method of measuring humidity and humidity sensitive element
EP1039292B1 (en) Method of detecting the concentration of carbon dioxide in a gas mixture
US4902402A (en) Chloride containing solid electrolyte gas sensing apparatus
JP3471132B2 (en) Ion-selective ceramic membrane
US4479867A (en) Electrochemical system for measuring the partial oxygen pressure in a gaseous or liquid atmosphere
US5552025A (en) Sensors
SU1755165A1 (en) Sensitive element for chlorine-in-air analyzer
SU1762214A1 (en) Transducer of chlorine condensation in air
EP0152636B1 (en) Electrode assembly for measuring the concentration of an electro-chemical active species
Nagashima et al. Electrochemical gas sensors using electrolytic films of poly (ethylene oxide)/Zn, Cu, Ni trifluoromethane sulphonates for flow injection analysis of nitrogen dioxide
JPH02195245A (en) Sensor of carbon dioxide gas
JPH04305219A (en) Air conditioning element and air conditioning container device
CA2066273C (en) Solid-state oxygen sensor
KR20240145699A (en) Formaldehyde gas sensor and measuring system operating at room temperature