Brevet FR2586298A1 — publié le 19870220

Chaîne de corps solides pour des mesures d'activité à l'aide d'un conducteur d'ions solide La présente invention concerne une chaîne de corps solides pour mesurer l'activité d'un élément d'un mélange, et notamment pour déterminer la pression partielle d'un élément d'un mélange gazeux, en utilisant un conducteur d'ions solide qui est relié sur un de ses côtés à une phase de référence et sur son autre côté à une phase sensible à l'élément gazeux à déceler, des électrodes de dérivation étant prévues sur la phase de référence et sur la phase sensible au gaz. On connaît par la demande de brevet allemand DE-29 26 172 une chaîne de corps solides de ce type. Afin par exemple de mesurer la pression partielle de chlore, il y est prévu un conducteur d'ions solide en LiAICI4, auquel est adjoint comme phase sensible au gaz du AICI3, qui est en équilibre de phase avec le conducteur d'ions solide. Le chlore à déceler exerce sur la phase sensible au gaz, et par suite sur l'équilibre entre la phase sensible au gaz et le conducteur d'ions, une influence telle que l'activité des ions mobiles est déterminée à l'interphase. A l'aide de deux électrodes de dérivation, une force électromotrice (f.é.m.) peut être prélevée entre l'électrode de référence et la phase sensible au gaz. Mais on a constaté que, fréquemment, la f.é.m. correspondant à la pression partielle du gaz à déceler ne s'établit qu'au bout d'un temps de réponse trop long pour la pratique. On a en outre constaté qu'un signal de mesure stable ne s'établit qu'au bout de plusieurs jours, de sorte qu'on n'a également pas de réponse à des valeurs de concentration se modifiant rapidement. La présente invention a donc pour but d'améliorer une chaîne de corps solides du type précité de telle sorte que son temps de réponse soit, précisément pour les faibles pressions partielles de l'élément gazeux à déceler, au moins suffisamment réduit pour qu'un signal de mesure stable soit formé en quelques minutes. Ce but est atteint en ce qu'une substance augmentant la conductibilité électronique, et qui ne réagit pas chimiquement avec les composants de la phase sensible et avec le gaz à déceler, est adjointe à la phase sensible au gaz. L'apport d'un tel additif à la phase sensible au gaz engendre une préparation catalytique de l'élément à déceler sur la surface de la phase sensible au gaz, d'une manière telle que les étapes de couplage consécutives peuvent se dérouler de manière accélérée dans la chaîne de corps solides jusqu'au conducteur d'ions, afin de produire la f.é.m. Selon une configuration supplémentaire de l'invention, la substance peut être un métal précieux ou un composé oxydé de métal précieux, Pt ou PtO X par exemple. La substance se présente opportunément sous la forme d'une phase miscible avec la phase sensible au gaz, de sorte qu'une structure cristalline mixte peut se former, par exemple en dopant de CaCI2 la phase sensible au gaz produite à partir d'AgCI. D'une manière particulièrement avantageuse, le mélange de la substance à la phase sensible au gaz peut se produire de telle sorte qu'est formé comme zone de transition un mélange de deux composants dont la composition se modifie en progressant perpendiculairement à la surface de séparation. Cet échelonnement graduel réduit l'impédance globale de la chaîne de corps solides, de sorte que, du point de vue de la technique de mesure, la f.é.m. peut être plus aisément déterminée comme différence de potentiel sans courant entre les électrodes de dérivation. On peut également prévoir une zone de transition de ce type entre l'électrode de référence et le conducteur d'ions. Si la chaîne de corps solides possède une couche de séparation additionnelle entre le conducteur d'ions et la phase sensible au gaz, cette zone de transition doit être formée entre le conducteur d'ions et la couche de séparation, ainsi qu'entre la couche de séparation et la phase sensible au gaz. L'exposé qui suit décrit un exemple de réalisation de l'invention à l'aide de l'unique figure du dessin annexé. La chaîne de corps solides représentée en coupe sur la figure est constituée par un conducteur d'ions solide I auquel se raccorde, comme électrode de mesure, la phase sensible au gaz 2. Le conducteur d'ions 1 et la phase sensible au gaz 2 sont respectivement reliés à une électrode de dérivation 3, 4; l'électrode de dérivation 3 sert simultanément d'électrode de référence. Sur les électrodes de dérivation 3, 4 se trouvent des fils conducteurs 5, 6, à l'aide desquels le signal de mesure correspondant est prélevé et amené à une unité d'évaluation non représentée. Dans la phase sensible au gaz 2, le matériau de base 7 est représenté par des cercles, entre lesquels est inséré la substance mélangée 8 qui augmente la conductibilité électronique -représentée par des croix. Si l'on considère à titre d'exemple le cas de la détermination de la pression partielle de chlore, la chaîne de corps solides comprend comme conducteur d'ions I de l'Ag- -alumine. Le matériau de base 7 de la phase sensible au gaz 2 est de l'AgCI, et la substance adjointe 8 du platine. L'électrode de dérivation 3 servant d'électrode de référence est réalisée en argent, et l'électrode de dérivation 4 en un réseau de platine. Dans la pratique, une telle chaîne de corps solides est réalisée en dotant en outre ses faces externes, à l'exception de la phase sensible au gaz, d'un blindage inerte -non représenté sur le dessin. fa. - REVENDICATIONS - 1.- Chaîne de corps solides pour mesurer l'activité d'un élément d'un mélange, et notamment pour déterminer la pression partielle d'un élément d'un mélange gazeux, en utilisant un conducteur d'ions solide qui est relié sur un de ses côtés à une phase de référence et sur son autre côté à une phase sensible à l'élément gazeux à déceler, des électrodes de dérivation étant prévues sur la phase de référence et sur la phase sensible au gaz, caractérisée en ce qu'une substance (8) augmentant la conductibilité électronique, et qui ne réagit pas chimiquement avec les composants (7) de la phase sensible (2) et avec le gaz à déceler, est adjointe à la phase sensible au gaz (2). 2.- Chaîne de corps solides selon la revendication 1, caractérisée en ce que la substance (8) est un métal précieux mélangé à la phase sensible au gaz (2). 3.- Chaîne de corps solides selon la revendication 1, caractérisée en ce que la substance (8) est un composé oxydé de métal précieux mélangé à la phase sensible au gaz (2). 4.- Chaîne de corps solides selon la revendication 1, caractérisée en ce que la substance (8) est un composé homologue à la phase sensible au gaz (2), qui constitue avec elle une structure cristalline mixte. 5. Chaîne de corps solides selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'est formé comme zone de transition, au moins entre le conducteur d'ions solide (1) et la phase sensible au gaz (2), un mélange de deux composants (7, 8) dont la composition se modifie en progressant perpendiculairement à la surface de séparation (9). 6.- Chaîne de corps solides selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'en présence d'une couche de séparation qui sépare le conducteur d'ions solide (1) de la phase sensible au gaz (2),la zone de transition est formée entre le conducteur d'ions (1) et la couche de séparation, ainsi qu'entre la couche de séparation et la phase sensible au gaz (2).