ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ

Электрохимический датчик для определения концеитрации кислорода в жидкостях и
Электрохимический датчик для определения концентрации кислорода в жидкостях и газовых смесях относится к контрольным устройствам и может быть применен в любых отраслях народного хозяйства.
Известен электрохимический датчик для определения кислорода в жидкостях и газовых смесях, А.с. СССР №604403, работающий по схеме с внутренней поляризацией гальванической пары: серебряный катод (индикаторный электрод) - кадмиевый анод (вспомогательный электрод), помещенной в корпус датчика 1.
Датчик нестабильно работает, необходимо постоянно контролировать его калибрационные характеристики.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является «Электрохимический датчик для определения концентрации кислорода в жидкостях и газовых смесях по А.с. СССР  296022 от 11.10.68, G 01 N 3/06, опубл. 12.11.71, БИ № 8, содержащий серебряный катод (индикаторный электрод), кадмиевый анод (вспомогательный электрод), размещенные в корпусе, причем кадмиевый анод, имеющий форму сложной конфигурации, изготовлен путем прессования кадмиевой стружки, при размещенном внутри контакте индикаторного электрода, в корпусе датчика, с последующей катодно-анодной активацией же в корпусе и вакуумированием. Контакт индикаторного электрода нроходит через внутреннюю полость датчика, примыкает к кадмиевой массе и изолирован от нее фторопластовой трубкой, что приводит к нерациональному иснользованию части объема внутренней полости датчика и, в случае нарушения фторопластовой изоляции при прессовании кадмиевой массы, может привести к замыканию анода и катода. Прессование кадмиевой стружки во внутренней полости датчика не обеспечивает равномерной плотности анода. Это приводит к снижению срока устойчивой работы датчика. Последующая катодно-анодная активация в корпусе, при неоднократном смене реагентов, снижает качество рабочего раствора остатками активирующих реагентов, и соответственно, точность замеров и срок получения достоверных показаний такого датчика.
Задачей предлагаемого технического решения является увеличение срока устойчивой работы электрохимического датчика для определения кислорода в жидкостях и газовых смесях и повьппение его надежности.
газовых смесях
MnKG01N3/06
оболочку, размещенные в ней корпус, катод и анод, при этом контакт катода проходит внутри верхней части корпуса, вне зоны расположения анода, перед этой зоной он выведен за корпус датчика, и расположен в виде однослойной обмотки на корпусе датчика; анод, имеющий цилиндрическую форму, изготовлен путем прессования кадмиевой электродной массы вне корпуса датчика, помещен в корпус с последующей катодпо-анодной активацией вне оболочки.
На фиг. 1 представлен чертеж электрохимического датчика для определения кислорода в жидкостях и газовых смесях, где 1 - корпус датчика, 2 - пазы для крепления датчика к различным исследовательским установкам, 3 - индикаторный электрод (катод), 4
-отверстия перфорации для доступа электролита из внутренней части датчика, 5 - анод, 6
-электрический контакт, 7 - оболочка из по.гшэтш1ена, 8 - бандаж, 9 - верхняя и нижняя втулки, 10 - пробка, 11 - электролит.
Корпус 1 датчика изготовлен из полиамида стеклонаполненного. В верхней части корпуса имеются втулка 9 и пазы 2 для установки уплотнительных резиновых прокладок для крепления датчика к различным исследовательским установкам. Индикаторный электрод 3 вьшолнен из хромо никелевой проволоки, проходящей через втулку 9, который, не доходя до прессованной кадмиевой электродной массы анода 5, выведен за корпус 1 датчика, и расположен в виде однослойной обмотки на корпусе 1 датчика, минуя анод 5 из прессованной кадмиевой электродной массы. Во внутреннюю часть корпуса 1 вставлен анод 5 из прессованной вне корпуса датчика кадмиевой электродной массы (стружки). Анод 5 из прессованной электродной массы пропитан электролитом (27%-ым раствором КОН) 11. Корпус 1 перфорирован отверстиями 4 для доступа электролита 11 из внутренней части датчика к катоду 3 от пропитанного электролитом анода 5. Электрический контакт 6 из хромо никелевой проволоки от электродной массы анода 5 выводится через втулку 9. Индикаторный электрод 3 покрыт снаружи полупроницаемой оболочкой 7 из полиэтилена толщиной 60-85мкм, который с обоих концов прикреплен к корпусу 1 при помощи бандажа 8 в виде намоток из капроновой нити. Нижняя часть корпуса 1 закрыта втулкой 9 и пробкой 10, а верхняя только втулкой 9.
Благодаря тому, что индикаторный электрод (катод) 3 проходит через втулку 9, и, не доходя до зоны расположения анода, выведен на корпус 1 датчика, где расположен в виде однослойной обмотки, индикаторный электрод минует анод из электродной массы, повыщается длительность работы датчика и исчезает опасность замыкания, за счет разрущения изоляции между анодом и катодом.
Поскольку прессование кадмиевой массы производится впе датчика в среде 96% этилового спирта, достигается равномерная плотность массы анода Это обеспечивает получение однородной пористой структуры анода датчика кислорода, позволяющей увеличить срок его устойчивой работы.
Собранные в корпусе датчика катод и анод подготавливают к окончательной сборке методом активации до помещения в полупроницаемую оболочку.
Катодно-анодную активацию анода проводят вне оболочки датчика следующим образом. Датчик без полиэтиленовой оболочки помещают в раствор электролита (27%-ый раствор КОН). При помощи внешнего элекгрода, представляющего собой спектральночистый графит, вспомогательный электрод поляризуют анодно в течение 10 мин с плотностью тока 15 ма на 1 г массы для окисления поверхности кадмия. Затем меняют электролит и катодно поляризуют электрод с плотностью тока 20ма на 1 г массы в течении 15 мин, в ходе чего восстанавливается окисленная поверхность кадмия и образуется активный слой кадмия. После этого меняют электролит и повторяют катодную поляризацию. Во время катодной поляризации индикаторный электрод соединяется со вспомогательным электродом и также поляризуется катодно. После поляризации устанавливают в полупроницаемую оболочку, в датчик заливают рабочий электролит, оставпшеся пузырьки воздуха удаляются под вакуумом, и корпус закрывают пробкой. Датчик готов к работе.
Устройство работает по принципу простой электролитической (точнее, полярографической) ячейки - основы, чувствительной к кислороду системы. Когда катод приобретает относительно анода отрицательный потенциал в несколько десятых вольта, содержащийся в растворе кислород восстанавливается у катода, обуславливая ток, который можно измерить прибором.
Экспериментальные исследования заявляемого электрохимического датчика для определения кислорода в жидкостях и газовых смесях показали, что по сравнению с датчиком аналогичного назначения (прототип) заявляемое устройство обеспечивает более надежную эксплуатацию, а также увеличен срок его службы. Например, при использовании описанного датчика в измерителях параметров водной среды (термооксиметрах) срок стабильных калибрационных параметров повысился с 12 до 18 месяцев.
)