Brevet FR2012511A1 — publié le 19700320

-23235 1 2012511 La présente invention concerne un appareil d'analyse destiné à la mesure des concentrations des gaz à l'aide d'une cellule de mesure du type pile de concentration de Nernst, appareil dans lequel le courant de gaz à analyser passe sur l^une des 5 deux électrodes de la cellule de mesure qui sont toutes deux en contact avec un électrolyte et reliées entre elles par un circuit extérieur fermé à faible résistance électrique» On sait que l'on peut mesurer la concentration d'un ou plusieurs composants gazeux d'un courant gazeux par-passage de ce 10 courant sur l'une de deux électrodes, toutes deux mouillées par un électrolyte et séparées l'une de l'autre par une couche de barrière (diaphragme) disposée dans 1'électrolyte» Les composants gazeux à doser provoquent sur l'une des électrodes une modification de la concentration ionique existant à cet endroit et par conséquent, à 15 la manière d'une pile de concentration de Nernst, l'apparition d'un courant électrique mesurable dans un circuit fermé extérieur entre les deux électrodes. Vis-à-vis des mesures de différence de potentiel dans des circuits à haute résistance, des mesures de courant dans des 20 circuits à basse résistance -cîest-à-dire inférieure â 10 kilo-ohms environ-, dans un circuit fermé extérieur, présentent un avantage* le courant de mesure augmente en fonction linéaire de la concentration du composant gazeux soumis à l'analyse et il existe un point zéro bien défini» 25 Dans une mesure effectuée sur un courant passant dans un circuit à faible résistance, 13. nature physique de la couche de barrière disposée dans 1'électrolyte, entra les électrodes, est importante : elle doit empêcher un mélange immédiat des ions dans 1'électrolyte® Cette couche de barrière doit elle-même présenter 30 une résistance électrique aussi faible que possible et au cours des mesures, ses propriétés électriques et mécaniques ne doivent pas varier» On sait que des corps poreux a pores fins imprégnés d'électrolytes liquides et remplissant entièrement lçespace situé 35 entre les électrodes peuvent provoquer l'effet de barrière nécessaire, et présenter, selon 1«application recherchée, des gros avantages sur les membranes minces et les diaphragmeso 69 23235 2 2012511 Dans les analyses automatiques de gaz à l'aide de systèmes contenant de tels électrolytes liquides, il existe un inconvénient : la tension de vapeur non négligeable des électrolytes ■utiliséss conduisant par exemple, dans le cas d'électrolytes aqueux. •' à un échange de vapeur dTeau avec le courant de gaz soumis à 1*analyse, à une perte d'eau ou une absorption d'eau et par conséquent h une concentration ou une dilution de 1*électrolyte; dans d'autres systèmes, la tension de vapeur de 1Télectrolyte peut conduire à uns psrte de poids considérable. 10 La demanderesse a maintenant trouvé qu'on pouvait éviter cas inconvénients et réaliser une cellule de mesure de conception simple pour les mesures permanentes, si, conformément à l'in-Tsnbion, 1*électrolyte consistait en une ou plusieurs substances organiques, correctement choisies dans ce dernier cas, et de consis-15 tance solide. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, 1*électrolyte présente une tension de vapeur inférieure à 1 ïm Hg à 60 °C, une constante diélectrique de plus de 20 ou un Koaent dipolaire de plus de 2,0 Debye et une résistance spécifique inférieure à 10^ ohm. cm. Un électrolyte possédant ces propriétés 20 s'est fort bien comporté et a permis des mesures irréprochables® La faible tension de vapeur empêche des pertes de poids appréciables et permet d'utiliser le système pendant des usures prolongées, sans inconvénient• La forte constante diélectrique ou le fort moment dipolaire rendent la substance apte à disso-'-5 eier- les réactifs chimiques et par conséquent à remplir la fonction &wi électrolyte. La consistance solide empêche un échange d'ions rapide â l'intérieur de 1'électrolyte et la faible résistance intê-irisure permet des mesures de courant en faible résistance électrique, plus avantageuses« Un êl^ctroI^G^ consistant en un mélange d5acide benzoïque fsm'iron 50 â 6Q parties/ et de carbonate de propylène {environ 50 en poids) . „ s j0 parties/ a donné des rosult-ats particulièrement satisfaisants* Ces substances, présentent de grands avantages : elles paraettent la préparation sirapls de cellules-de mesure de forme J>-> stable, cohérentes, résistantes au choc et aux vibrations et utilisables dans une position quelconque, sans entretien, pour l'analyse o:5uGiœ?e des gaa0 69 23235 3 2012511 Ainsi par exemple, une cellule de mesure dont lfélectrolyte consiste en un mélange de 60 parties d'acide benzoïque et 40 parties de carbonate de propylène (4-méthyl-1,3-dioxolanne~2=> one de formule : 5 ^0 - CH0 0 = C I * \ ' x 0 - CH I ch3 10 fondu à 120°C et coulé ensuite dans un moule approprié, permet, en combinaison avec une contre-électrode en argent, le dosage de l'hydrogène sulfuré dans des gaz. On décrit maintenant plus en détail, en référence à la figure unique du dessin annexé, une cellule de mesure de ce type 15 constituant l,élément fondamental d'un appareil d'analyse : un tube d'enveloppe (1) consistant en une matière d'électrode correctement choisie et servant de contre-électrode, est fermé à sa partie supérieure et à sa partie inférieure par des bouchons (3) et (4) en matière non conductrice, traversés par un 20 conduit central pour les gaz (5) et (6). L'intérieur du tube d'enveloppe (1) est garni l'exception d'un espace creux cylindrique axiale (7), présentant de préférence le môme diamètre que le conduit des gaz, de l'électrolyte organique solide (Ô). A la surface limite de l'électrolyte organique solide (Ô) et de l'espace creux 25 (7) on a noyé l'électrode de mesure (2), enroulée en solénoïde et reliée au travers du bouchon (3) à la borne électrique (9)« Le tube d'enveloppe (1) servant de contre-électrode est en liaison conductrice avec la borne (10). Le courant de gaz à analyser pénètre par l'orifice (6), 30 traverse la chambre (7) et quitte la cellule par l'orifice (5). Le composant gazeux à doser réagit à la surface de l'électrolyte organique ($} et modifie à cet endroit la concentration ionique. Cette modification provoque l'apparition d'un courant électrique mesurable dans le circuit extérieur fermé à faible résistance 35 électrique entre les bornes (9) et (10). 69 23235 4 2012511 REVENDICATIONS 1. Un appareil d'analyse pour la mesure des concentrations des gaz à l'aide d'une cellule de mesure du type pile de concentration de Nernst dans lequel le courant de gaz à analyser est envoyé sur l'une des deux électrodes d® la cellule ds mesure, qui 5 sont toutes deux en contact avec un électrolyte et reliées entre elles par un circuit extérieur fermé à faible résistance électrique, appareil caractérisé en ce que l'électrolyte consiste en une ou plusieurs substances organiques* correctement choisies dans ce dernier cas, et de consistance solide. 10 2. Un appareil d'analyse selon la revendication 1, carac térisé en ce que l'électrolyte présente une tension de vapeur inférieure à 1 mm Hg à 60°C, une constante diélectrique supérieure à 20 ou un moment dipolaire supérieur à 2,0 Debye et une résistance spécifique inférieure à 10 ^ ohm.cm. 15 3» Un appareil d'analyse selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'électrolyte consiste en un mélange d'acide benzoïque et de carbonate de propylène. 4. Un appareil d'analyse selon la revendication 3, carac térisé en ce que le mélange consiste en 50 à 70 parties^^acide 20 benzoïque et 50 à 30 parties ,en poids de carbonate de propylène.