Твердоэлектролитные датчики на серосодержащие газы

Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004" »
Стендовые доклады » Секция I. Химические и физико-химические методы » ...

Твердоэлектролитные датчики
на серосодержащие газы

Калинина Л.А., Ушакова Ю.Н., Медведева О.В., Широкова Г.И., Юрлов И.С.

Вятский государственный университет (ВятГУ), г. Киров, Россия

В последние годы широкое распространение получили приборы на основе твердоэлектролитных датчиков.

Исследовались датчики потенциометрического типа, в состав которых входят твердые электролиты на основе сульфидпроводящих электролитов в системах MeS – Ln₂S₃, где Me – Ca, Ba; Ln – Y, Tm, Nd, Sm, Pr, Gd. В качестве электрода сравнения использовалась смесь Bi₂S₃, Bi для получения фиксированного парциального давления серы. Детекторным электродом служила смесь детектируемого серосодержащего газа с аргоном на границе графит – твердый электролит/1/.

Процесс газового анализа проводили в динамическом режиме: при импульсном введении анализируемого газа в потоке аргона пропускаемого через ячейку. Измерения проводились в интервале температур 673-823К. Кривые Е=f(τ) имеют дифференциальный характер, сигнал датчика (ΔЕ) – изменение ЭДС от начального до экспериментального значения. Измеренную величину ΔЕ сравнивали с калибровочной кривой ΔЕ=f(lgC_газа), построенной для каждого датчика с использованием стандартных газовых смесей.

Использованные в составе сенсоров твердые электролиты представляют собой тернарные сульфиды MeLn₂S₄, легированные бинарными Ln₂S₃. Для твердых электролитов различной природы определены границы области гомогенности и составы с высоким вкладом сульфидионной проводимости и малой составляющей электронной проводимости, предложены возможные механизмы дефектообразования в работах /2-4/.

Исследование показало что, величина сигнала сенсора закономерно зависит от концентрации вводимого сероводорода, быстродействие датчиков одинаково как для прямого, так и для обратного хода и составляет 5-20 с.

Более высокой чувствительностью () обладают сенсоры, в состав которых входят твердоэлектролитные мембраны с меньшим вкладом электронной составляющей проводимости. Повышение чувствительности может быть связано с уменьшением молекулярной проницаемости серы через твердый электролит.

Патент № 2089894 С1 RU. Электрохимическая ячейка для анализа серосодержащих газов/ авт. Калинина Л.А., Широкова Г.И., Мурин И.В., Лялина М.Ю., 1997.

Калинина Л.А., Широкова Г.И., Лялина М.Ю., Чернов С.В., Мурин И.В. Электрохимическое исследование сульфидпроводящих твердых электролитов. // Электродика твердотельных систем. Свердловск, 1991. с.18-30.

Ушакова Ю.Н., Калинина Л.А., Мурин И.В., Широкова Г.И. Синтез и исследование электролитических свойств твердых электролитов на основе CaSm₂S₄. // Вестник СПбГУ, 1997.-Сер.4.-Вып.1 (№4).с.64-70.

Фоминых Е.Г., Калинина Л.А., Мурин И.В., Широкова Г.И. Синтез и исследование электролитических свойств твердых электролитов на основе CaPr₂S₄. // Вестник СПбГУ, 1997.-Сер.4.-Вып.1 (№4).с.70-77.