СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ В РАБОТУ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ
METHOD OF PUTTING COULOMETRIC CELL INTO OPERATION

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах, применяющих кулонометрические ячейки.
Для измерения влажности газов широкое распространение получили кулонометрические гигрометры. Относительная простота и высокая надежность способствовали их массовому внедрению в промышленность. Как правило, измеряемой величиной в этих гигрометрах является объемная доля влаги (ОДВ), а для измерения ОДВ используются кулонометрические ячейки с равномерным распределением поглотителя влаги по длине.
Известна кулонометрическая ячейка (А.с. №448774, G01n 27/02, патент №2228520), состоящая из двух частей: рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса, трехпроволочных платиновых или родиевых геликоидальных электродов, один из которых является общим, а два других электрода расположены между витками общего электрода с зазором между витками, пленки сорбента, покрывающей электроды и внутренний канал корпуса, выводов к наружной поверхности корпуса.
Условно принято, что электрод наибольшей длины называется общим, а два других электрода, имеющих длину по отношению к длине общего электрода, например, 75% и 25%, соответственно называются рабочим и контрольным. Та часть ячейки где расположен рабочий электрод называется рабочей частью, а та где расположен контрольный электрод - контрольной частью.
2
5
В качестве пленки сорбента применяется пленка частично гидратированного фосфорного ангидрида РО К электродам через выводы, расположенные на наружной поверхности корпуса подводится электрическое напряжение постоянного тока.
Анализируемый газ пропускается по внутреннему каналу корпуса со стороны рабочей части. В ячейке непрерывно происходит два процесса:
практическое полное поглощение влаги пленкой сорбента с образованием фосфорной кислоты и электролиз воды на кислород и водород под действием приложенного напряжения к электродам и регенерации фосфорного ангидрида, описываемые соотношениями:
2
5
2
3
PO+HO→2HPO
3
2
2
2
5
2HPO→H+½O+PO
При известном расходе газа согласно закону Фарадея ток электролиза воды является мерой влагосодержания газа.
Известно, что при равномерном распределении сорбента по длине ячейки ОДВ в газе, проходящем по каналу, уменьшается в соответствии с естественным для подобных случаев экспотенциальным законом
-α1
Be=Bo e
где Be - ОДВ в газе на расстоянии 1 от входа ЧЭ;
Во - ОДВ в газе на входе в чувствительный элемент.
коэффициент α в показателе экспоненты зависит от диаметра канала в ячейке, качества заполнения его сорбентом, межэлектродного напряжения, коэффициента диффузии, связанного с родом газа, его расхода.
Для выполнения условия полного поглощения влаги из анализируемого газа и электролиза кулонометрической ячейкой во время проведения анализа на электроды подается постоянное напряжение, во много раз превышающее потенциал разложения воды и составляет порядка 45-60 В.
Ввиду большой активности применяемого сорбента процессы поглощения влаги и электролиза проходят на начальном участке кулонометрической ячейки. Это выражается так, что плотность тока электролиза на первых витках будет намного выше чем во всей ячейки, что ведет к нагреванию начального участка ячейки и появлению перемычек между электродами. Все это уменьшает срок службы ячейки и ограничивает верхний предел измерений диапазона измерений ОДВ.
Целью настоящего изобретения является увеличение срока службы и увеличение верхнего предела диапазона измерений ОДВ кулонометрической ячейки.
На фигуре 1 представлена схема включения в работу кулонометрической ячейки.
р
к
Кулонометрическая ячейка конструктивно состоящая из двух частей: рабочей (l) и контрольной (l), расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса (1), трех проволочных платиновых или родиевых геликоидальных электродов (2, 3, 4), один из которых является общим, а два других электрода расположены между витками общего с зазором между витками, пленки сорбента (5), покрывающий электроды и внутреннюю поверхность корпуса, и выводов (6, 7, 8) от электродов к наружной поверхности корпуса, отличается от способа включения в работу прототипа тем, что газ подается со стороны контрольной части, а к электродам подводится разное постоянное напряжение, причем на рабочую часть подается большее напряжение (GP, 70-80B), а на контрольную часть меньшее (GK, 10-15 В), следовательно коэффициент (α) и в контрольной и рабочей частей чувствительного элемента будет разный, и в соответствии с формулой, приведенной выше, распределение ОДВ в контрольной и рабочей части будет разное. В контрольной части будет уменьшена поглощаемость влаги, а в рабочей части поглощаемость влаги будет увеличена. В результате этого будет выполнено условие полного поглощения влаги кулонометрической ячейкой. Ввиду того, что поглощаемость в контрольной части кулонометрической ячейки уменьшается и, соответственно, уменьшается ток электролиза. Следовательно, контрольная часть кулонометрической ячейки будет меньше нагреваться, что позволит увеличить верхний предел измерений, а уменьшение плотности тока в контрольной части кулонометрической ячейки ведет к увеличению срока службы ячейки. Использование предлагаемого способа включения в работу кулонометрической ячейки обеспечивает по сравнению с существующим способом следующие преимущества:
- использование данной кулонометрической ячейки в кулонометрических гигрометрах позволяет расширить верхний диапазон измерений;
- увеличить срок службы кулонометрического гигрометра.