Гдропубликовано 10.viii.1973. бюллетень № 33 дата опубликования описания 13.11.1974м. кл. g 01п 27/46удк 543.251(08.8.8)

О П И CA Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Совегсиих

Социалистимеских

Республик

Зависимый от патента №вЂ”

Заявлено 27.Ч11.1971(№ 1687797J26-25) М. Кл. G 01л 27/46

Приоритет 29Л 11.1970, № WP 42И49157, ГДР

Опубликовано 10.Ч111.1973. Бюллетень № 33

Государственный комитет

Совета Министров СССР ва делам изабретений н открытий

УДК 543.251(08,8.8) Дата опубликования описания 13.11.1974

Автор изобретения

Иностранец

Тейя Реетц (Германская Демократическая Республика) Иностранное предприятие

«Феб Комбинат Крафтверксанлагенбау» (Германская Демократическая Республика) Заявитель

ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА

Изобретение относится к гальваническим ячейкам с твердым электролитом, предназначенным для измерения содержания кислорода в газах, рас плавах или твердых веществах.

Известные гальванические ячейки для измерения содержания .кислорода имеют твердый. проводящий ионы кислорода электролит, состоящий, например, из смеси окиси циркония или тория с окисью металла 2- главной группы и 3-й,подгруппы периодической системы.

Электролит отделяет электродное пространство со сравнительной системой и электродом от второго электрода, находящегося в среде, содержание;кислорода в,которой определяют.

Соответственно разности парциального давления,кислорода на обоих сторонах электролита устанавливается разность напряжения, которое подводится через электроды к измеряюще му н а пр яжен ие устр ойству.

Известны гальванические ячейки с твердым таблеткообразным электролитам,,плотно расположенным B отверстии стенки металлическото полого тела, внутри, которого на одится сравнительная система. Недостатками этих ячеек являются возможност: отклонения измеряемого напряжения от теоретического из-за наличия металлического полого тела и возсножность перехода, кислорода от обогащенной яислородо м стороны твердого электролита к ,его обедненной кислородом стороне. Электронная проводимость металлического полого тела обуславливает возвращение электронов в электронное пространство с высоцким содержанием ооислорода в такой степени, в каской ионы кислорода подвижны в твердом электролите. Поэтому, несмотря на протекающий ион.ный поток, получается постоянная равновесная нагрузка.

Ионный поток, вызванный хорошей поверхностной проводимостью твердого электролита, может вести к поляризации на электродах, если расстояние между .металлическим полыьм телом и электродом маленыкое. В результате снижается э. д. с. Для предотвращения этого ,необходимо соблюдать соотношение сечения твердого электролита и его толщины примерно

6: 1 при газовой цепи и 1О: 1 при других гальванических цепях. Но хорошее соединение между металлически м полым телом и твердым

20 электролитом предполагает минимальную толщину примерно 2 мм, так что минимальное сечение твердого электролита должно составлять 12;мм. Однако для режима напряжения связи металл — твердый электролит и герме25 тичности ячейки выгодно применять твердый электролит меньшего сечения.

Цель изобретения — повышение точности измерения содержания кислорода в .газах, расплавах или твердых веществах. Задача своЗО дится к созданию ячейки с твердым электро,1итом, укрепленпы м в отверстии стенки металлического .полого тела, снижению прохождения электролитичеакого тока через металлическое полое тело и,к 1границе раздела полое тело — твердый электролит.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что твердый электролит составлен из двух зон с высокой и низкой электропроводностыо, причем зона высокой проводимости контактирует с электродами ячейки, а зона низкой проводимости — с полым телом.

Зоны состоят из материала основы твердого электролита с различной степенью легирования: зона повышенной проводимости состоит из смеси окисей тория и итрия, а зона низкой проводимости — из чистой окиси тория. В зоне низкой проводимости может содержаться небольшое количество А120З.

Описанная ячейка с твердым электролитом имеет незначительную величину расхождения

iMeIIIgy теоретическим:и измеряемым напряжениями, вызываемого металлическим полым телом, так как граничащая с .металлически м полым телом зона твердого электролита обладает очень низкой проводимостью и сильно со:кращает транспортировку:кислорода. Это .преимущество проявляется и в случае применения твердого электролита с небольши м сечением.

На чертеже показана предложенная гальваническая ячейка.

Гальваническая ячейка, предназначенная для измерения содержания кислорода в рас,плаве,металла, содержит таблеткообразный твердый электролит 1,,герметично у купоривающий металлический цилиндр 2, внутри которого расположена сравнительная система ячейки. Твердый электролит за креплен в цилиндре с помощью паяного или сварного соединения 3. Цилиндр через фланец 4 соединен болтами с металлическим сосудам 5, в;котором находится расплав металла. В качестве сравнительной системы в ячейке применен водород с определенным содержанием водяного пара и электрод 6. Э. д. с. ячейки измеряется с помощью высо коомного измерительного прибора, включенного между электродом б и расплавсм металла,,который является втоpbIIM электродом. Твердый элеквролит состоит из зоны 7 с высокой электрапроводностью и

10 зоны 8 с низкой электропроводностью. Зона

7 состоит, на|пример, из окисей тория и итрия, а зона 8 — из чистой окиси тория, Для улуч1шения агло мерационных свойств зоны 8 она может содержать небольшое количество

15 А1 0з. Для твердных электролитов на основе окиси цир кония для зоны 8 не может применяться чистый ZI Oq, так:как последний при рабочей температуре ячейки не существует в ,кубической решетке плавикового шпата. Це20 лесообразно в этом случае прыменять стабилизированную окись циркония со снижающими электропровод ность добавиа ми, например

А40а

Предмет изобретения

30 Гальваническая ячейка с твердым электролито м для анализа |кислорода,,содержащая металличеакий цилиндр, в котором расположен твердый электролит, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности из мере ния, 35 между боковой поверхностью цилиндра и твердьпм электролитом расположен до полнительный слой с низкой электропроводностью, выпал пенный преиму щественно из материала основы твердого электролита с другой сте40 пенью легирования.

393848

Составитель H. Преображенская

Рекек ер Т. Оркеес as Те рек Л. Бекер е е Корректор А. Дзесова

Заказ 185/5 Изд. № 75 Т ираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб.е д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2