167633. lajstromszámú szabadalom • Szilárd elektolitos galváncellát tartalmazó gázelemző berendezés
167633 szennyezések esetén - melyek csak az izzó cellában bomlanak el, - akkor a találmány szerint a mérőelektród elé, a szilárd elektrolit ill. gázbevezetö cső izzási tartományában gázáteresztő, laza vagy megerSsitett, szilárd elektrolitporréteget kell alkalmazni, amelyet a bomlási reakció elősegítése céljából egészen vagy részben platinával vonunk be. Ez a réteg, mely például platina dróthálók közé lehet helyezve, felfogja a zavaró szennyezéseket és megújítható, vagy meghatározott körülmények között regenerálható, A találmány szerinti berendezés gázokban lévő oxigén parciális nyomásának több tizedes hatványig terjedő kényelmes és folyamatos potenciometriás meghatározását teszi lehetővé. Jellemző és előnyös tulajdonságai az alapkészülék alkalmazási területének sokoldalúságában, egyszerű és biztonsággal elvégezhető tartományátkapcsolásban, - nullaponteltolással vagy anélkül, - äz elemzési értékek közvetlen megadásában, a mechanikai stabilitásban, még a szennyeződésekre igen érzékeny gázoknál is kielégítően tömített gázvezetésben, a nagy mérési beállási sebességében és ezáltal kedvező szabályozásdinamikai viszonyok elérésében, végül az ipari gázokkal történő hosszabb üzemvitel esetén is megmaradó tartósságban jut kifejezésre. A méréseket nem befolyásolják az áramtól függő polarizációs hatások vagy a cella ellenállásváltozásai» A cellahőmérséklet figyelembevételének és ellenőrzésének problémája egyszerű módon van megoldva, A gázpotenciometria teljesítőképességét a találmány szerinti berendezés különösen az oxigén, hidrogén-szénmonoxid, vizgőz-széndioxid parciális nyomásának tisztított, közömbös gázokban egyidejűen végzett folyamatos meghatározása esetén aknázza ki teljes mértékben. Egyetlen más elemzési eljárásban sem lehet a maradék gáznyomok okozta, és az előirt minőségű szilárd testek előállításához fontos, kémiai és termodinamikai szempontból hatékony redoxállapotot, lényegében közömbös gázból álló gázfázisokból ilyen tökéletesen és közvetlenül, folyamatosan meghatározni. A találmányt a füstgáz-elemzésre, valamint közömbös gázok elemzésére szolgáló komplett elrendezés felépítésének és működésének leírásával részletesen is megmagyarázzuk,Vizgőznyomások elemzése hidro*génben elvileg az inersgázelerazéshez hasonlóan, kettős cellával és vizgőztelenitő berendezéssel végezhető el, igy ehhez nem szükséges külön magyarázatot fűzni, A nullponteltoláshoz azonban példaként kapcsolási elrendezést adunk meg. A csatolt rajzok a következőket mutatják be: 1, ábra: skála térf, % beosztással oxigénhez levegőben, 0,2 % értékig, az oxigénértéket beállitó jellel, 2, ábra: skála légköri oxigénhez 10 atm. értékig, oxigénérték beállitó jellel, 3# ábra: skála légköri oxigénhez 10-° a tm, értékig, oxigénérték beállitó jellel, valamint 300 mV-os beállitó jellel 650-1000 G° közötti hőmérsékletekhez, h. ábra: gáztitrációs skála 813 0° hőmérsékleten végzett méréshez az oxigén és az el nem égett tüzelőanyag térf. %-og arányának, az ekvivalencia pontnak, a szénelektróda jelének, valamint a Weston normálelemre való beállitás jelének feltüntetésével, 5» ábra: nullaponteltolásos skála /levegő vonatkozási elektróda/ vizgőz mérésekhez 813 C -on, Weston normálelemhez való beállitójellel és kb. 1 atm, Össznyomásu Hp/H ? 0-keverékhez való beállit óskálávaí, 6, ábra: hármas skála az oxigén, hidrogén-szénmonoxid és vizgőz-széndioxid parciális nyomásának meghatározására, közömbös gázokban 813 C°-on és 15 C -os telítettségi hőmérsékleten, Weston normálelemhez való beállitójellel és funkciós határral az oxigénskálán, melynél az alkalmazott vizgőztelitettség esetén a szabad oxigén-tartomány véget ér és az a tartomány kezdődik, amelyben 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 az oxigén parciális nyomását a H„/H_0 egyensúly határozza meg, 7. ábra: hőmérsékletskála Pt/Pt-10 % Rh termőelemhez, 15 C -os hőmérsékletű hideg forrasztási hely esetén 10 mV-os kitéréshez, - a 8. ábra: mV—skála feszültségiróhoz, linearis jelzéssel 10 mV-ig terjedően, 9* ábra: kapcsolási vázlat füstgézelemzéshez szolgáló mérőberendezéshez, a 10,ábra: kapcsolási vázlat mérőberendezéshez az oxigén, hidrogén-szénmonoxid, valamint vizgőz-széndioxid parciális nyomásának folyamatos mérésére, tisztított közömbös gázokban, a 11,ábra: kapcsolási vázlat a mérőberendezéshez, potenciometriás gézelemzés számára, nulllaponteltolással, 12,ábra: foglalatok szilárd elektrolitcsövekhez, 13»ábra: gázelemző szonda szilárd elektrolit cellákkal, különösen forró gázokon végzendő mérésekhez, mellyel a hosszú holtidőket ki lehet küszöbölni. Az itt megadott kiviteli példák arra az egyszerű esetre vonatkoznak, amikor az összehasonlító gáz a levegő. A találmány szerinti berendezés azonban értelemszerűen más összehasonlító gáz vagy szilárd test esetében is alkalmazható. Az 1-6, ábrákon mutatjuk be a találmány szerinti berendezéshez használható skálákat. Az 1, ábrán olajfűtésű erőmüvek füstgázelemzéshez alkalmas skálát szemléltetünk* Az 5, ábrán feltüntetett, vizgázelemzéshez való skála nullaponteltolást kivan, Tisztitott közömbös gázok elemzés ének a találmány szerinti kivitelezésére szolgál a 6, ábrán feltüntetett skála. Az 1-6, ábrákon bemutatott skálák meghatározott méréstartományokban alkalmazható példáknak tekinthetők, A skálák ugy -vannak megrajzolva, hogy az oxigénkoncentráció és a oellafeszültség, illetve a motorkompenzátorhoz szükséges kimenő feszültség közötti Összefüggést logaritmikusan ábrázolják, A 6. ábrán látható skála egy hármas, szilárd-elektrolit cellához alkalmas léptéket ábrázol, A hármas elektrolitcellának egy közös, külső levegő által körülvett elektródja van. E hármas cellaszerkezet első cellájába közönlbös gáz és nyersgáz keveréket /nyersgáz: az 0„ tisztítása előtti gáz/ vezetünk be, A második cellába vezetjük az 0-től megtisztított - vagyis tisztitott - közömbös-gázt, A harmadik cellába pedig tisztitott, H„0-val kevert gázt vezetünk. A három cella mindig egyr-egy erositővel van összekapcsolva és ugy vannak elrendezve, hogy mindegyik erősitő a cella belső elektródájával, továbbá a közös külső elektródával vannak összekötve. Az első cellán a tisztítás előtti 0 -tartalmat mérjük, A második cellán a tisztítás utáni 0„-tartalmat mérjük, A harmadik cellán a H^O és CO-tartalmat mérjük tisztitás után. Ha a második és harmadik cella belső elektródájához egy erősítőt kapcsolunk, akkor az erősítőn a tisztitás utáni H? 0 és CO-tartalmat lehet mérni /ez az úgynevezett kulönbség-mérés/. Az "oxigén-skálán" látható funkcióhatárok csupán informativ jellegűek /- log PO / és csupán annyit jelentenek, hogy az ezen határok között a mérendő gázra jellemző oxigéntartalom figyelembevételével a szabad oxigéntartalom /tehát nem a kémiai egyensúly által meghatározott 0^-tartalom/ szabja meg a cellafeszült saget és ezen határ fölött a H?/H ? 0 egyensúly az oxigén parciális nyomását és ezzel együtt a cellafeszültséget, A 3« ábrán látható rajz egy olyan skálát mutat be, melyen a mérési tartomány az atmoszféra oxigénjére vonatkozik a lO^-tol 10-8 értékekig, A skálát ugy kalibráltuk be, hogy az erősítőre kapcsolt 300 mV kalibrálási feszültség, - mimellett a cella üzemi hőmérséklete például 700 C- az irószerkezetet működteti, amit 700 C-nál a jelzést Író fej a skálán kiir /65O °C - 1000 °C tartomány között/, A beállítás potencióméterrel történik. Ha az üzemi hő-4
