RU2124718C1 - Анализатор селективного определения водорода в газах - Google Patents
Анализатор селективного определения водорода в газах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124718C1 RU2124718C1 RU97110725A RU97110725A RU2124718C1 RU 2124718 C1 RU2124718 C1 RU 2124718C1 RU 97110725 A RU97110725 A RU 97110725A RU 97110725 A RU97110725 A RU 97110725A RU 2124718 C1 RU2124718 C1 RU 2124718C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- sensor
- analyzer
- gas
- cuo
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Использование: в космической, горно-рудной и других отраслях промышленности, в частности в криогенной технике. Технический результат: повышение селективности датчика по отношению к водороду. Сущность: анализатор содержит корпус, каналы для ввода и вывода газов и полупроводниковый датчик на основе In2O3, модифицированный добавками CuO, селективно анализирующий H2. Датчик помещен в отдельную камеру, изолированную от камеры анализа полимерной диффузионной мембраной, селективно пропускающей H2, и продуваемую газом, не содержащим H2. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для селективного определения содержания H2 в различных газовых смесях в космической, горно-рудной и других отраслях промышленности, в частности в криогенной технике.
Известен [1] датчик для определения содержания H2 в газах, содержащий керамическую подложку, на которую нанесены нагреватель, металлические контакты для измерения проводимости и чувствительный слой на основе In2O3. При подаче H2 изменяется проводимость чувствительного слоя датчика в результате хемосорбции H2 на поверхности In2O3.
Однако указанный датчик не является селективным по отношению к H2 и при попадании в смесь других газов (CO, CH4, C3H8, C4H10) также изменяет свою проводимость в результате их хемосорбции. Кроме того, поскольку датчик работает при температуре 100oC, он требует периодической регенерации.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является анализатор состава газа [2], содержащий корпус, каналы для ввода и вывода газов, прерыватель потока и полупроводниковый чувствительный элемент, содержащий непроводящую подложку с нанесенными на нее нагревателем, контактами для измерения проводимости и чувствительным слоем на основе ZnO, модифицированной металлическим Zn. Однако указанный анализатор не позволяет селективно определять концентрацию H2 в смеси газов, поскольку чувствительный элемент на основе модифицированной ZnO реагирует на появление в смеси O2 и H2O, а помещенный в корпусе анализатора прерыватель газового потока пропускает как H2, так и другие газы.
Техническая задача настоящего изобретения состоит в повышении селективности, чувствительности и быстродействия анализатора, а также расширении динамического диапазона при определении концентрации H2.
Технический результат при осуществлении заявленного устройства заключается в том, что корпус анализатора разделен на две камеры: камеру измерений и камеру анализа, между которыми размещена полимерная диффузионная мембрана, селективно пропускающая H2 и не пропускающая другие газы (O2, H2O), при этом камера измерений продувается газом, не содержащим H2, а полупроводниковый датчик выполнен на основе In2O3, модифицированной 1 -10 вес.% CuO.
Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное устройство, отличающееся признаками, включающими размещение полупроводникового датчика в отдельную камеру, изолированную от камеры анализа полимерной диффузионной мембраной, селективно пропускающей H2, и продуваемую газом, его не содержащим, а также включающий выполнение датчика на основе In2O3, модифицированной добавками CuO, соответствует критерию охраноспособности изобретения "новизна".
Сопоставление с уровнем техники показало, что в заявленном техническом решении результат получается за счет отличительных признаков, не вытекающих явным образом из известных технических решений, что соответствует критерию охраноспособности изобретения "изобретательский уровень".
На фиг. 1 показана схема предложенного анализатора. Корпус анализатора для селективного определения концентрации H2 в газах содержит: камеру измерений (1), селективный датчик H2 (2) на основе In2O3, модифицированный CuO (1 - 10 вес.%), полимерную диффузионную мембрану (3), размещенную между камерой измерений (1) и камерой анализа (4), снабженными патрубками (5) для подачи газов.
Анализатор работает следующим образом. В камеру измерений (1) со скоростью 20 см3/мин подается газ, не содержащий H2, а в камеру анализа (4) подается анализируемая смесь, содержащая H2, при этом измеряется изменение относительной проводимости датчика (σ/σo), обусловленное хемосорбцией H2.
На фиг. 2 для сравнения представлены калибровочные кривые датчика на основе In2O3/CuO при подаче H2 в инертный газ в отсутствие мембраны (кривая 1) и при ее размещении между камерами измерения и анализа (кривая 2), а также при подаче в эту смесь 5,5 об.% O2 и 55 отн.% H2O (кривая 3). Подача O2 и H2O в анализируемую смесь (кривые 2 и 3) практически не влияет на сигналы датчика, что подтверждает высокую селективность анализатора.
На фиг. 2 видно также, что в отсутствие мембраны в корпусе анализатора (кривая 1) сигналы датчика почти не разрешимы при концентрации H2 в смеси выше 1 об.%. При наличии мембраны (кривые 2 и 3) динамический диапазон измерения концентрации H2 расширяется до 41,5 об.%, т.е. до предела взрывоопасных концентраций. Таким образом, размещение мембраны в корпусе анализатора позволяет существенно расширить динамический диапазон определения концентрации H2 в смеси. Из фиг. 2 видно также, что при наличии полимерной диффузионной мембраны в анализаторе сигналы датчика от воздействия H2 уменьшаются более чем в 100 раз (кривые 1 и 2). В связи с этим при выборе материала чувствительного слоя датчика существенное значение имеет его чувствительность к H2. Использование датчика на основе In2O3, модифицированной добавками CuO (1 - 10 вес.%), позволяет повысить чувствительность и быстродействие анализатора, а также селективность самого датчика.
На фиг. 3 представлены кинетические кривые сигналов датчиков в инертном газе и при подаче H2 и O2 при отсутствии в корпусе анализатора мембраны. Из фиг.3 видно, что модификация материала чувствительного слоя датчика добавками CuO (1 - 10 вес.%) приводит к увеличению его чувствительности более чем в 10 раз (кривые 1 и 2). Кроме того, релаксация сигнала датчика на основе In2O3/CuO к начальному значению относительной проводимости при выключении подачи H2 происходит значительно быстрее по сравнению с датчиком на основе чистого In2O3 (30 и 120 сек соответственно), т.е. модификация датчика In2O3 добавками CuO позволяет существенно повысить быстродействие анализатора.
Из сравнения кривых 1 и 3 на фиг. 3 видно также, что предлагаемая модификация датчика существенно повышает селективность самого датчика по отношению к H2 по сравнению с O2. Величины сигналов датчика для H2 и O2 в сравнимых условиях различаются почти в 100 раз.
Таким образом, выбор предложенной конструкции анализатора с размещением в отдельной камере датчика, изолированной от камеры анализа полимерной диффузионной мембраной, селективно пропускающей H2, а также выбор материала самого датчика на основе In2O3, модифицированной добавками CuO (1 - 10 вес. %), позволяют повысить селективность, чувствительность и быстродействие предлагаемого анализатора и расширить его динамический диапазон в определении H2 и тем самым решить поставленную техническую задачу.
Источники информации
1. Патент Великобритании N 1526751, 1978.
1. Патент Великобритании N 1526751, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР N 596870, G 01 N 27/00, 1976.
Claims (1)
- Анализатор селективного определения водорода в газах, содержащий корпус, каналы для ввода и вывода газов и полупроводниковый датчик, содержащий непроводящую керамическую подложку с нанесенными на нее нагревателем, контактами для измерения проводимости и чувствительным слоем, отличающийся тем, что полупроводниковый датчик помещен в отдельную камеру, изолированную от камеры анализа полимерной диффузионной мембраной, селективно пропускающей водород, и продуваемую анализируемым газом, не содержащим водорода, а сам датчик выполнен на основе In2O3, модифицированной добавками CuO в количестве 1 oC 10 вес.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110725A RU2124718C1 (ru) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Анализатор селективного определения водорода в газах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110725A RU2124718C1 (ru) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Анализатор селективного определения водорода в газах |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2124718C1 true RU2124718C1 (ru) | 1999-01-10 |
RU97110725A RU97110725A (ru) | 1999-05-20 |
Family
ID=20194582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97110725A RU2124718C1 (ru) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Анализатор селективного определения водорода в газах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2124718C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001079826A1 (fr) * | 2000-04-14 | 2001-10-25 | Kutiev, Anatoly Anatolieivich | Procede pour determiner selectivement la concentration de contaminants nocifs dans des gaz et dispositif correspondant |
RU2517947C1 (ru) * | 2008-09-15 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Датчик водорода в жидких и газовых средах |
WO2016099330A1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Датчик водорода в газовых средах |
RU181283U1 (ru) * | 2017-11-09 | 2018-07-09 | Александр Сергеевич Ильин | Полупроводниковый датчик водорода, работающий при комнатной температуре |
-
1997
- 1997-06-25 RU RU97110725A patent/RU2124718C1/ru active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001079826A1 (fr) * | 2000-04-14 | 2001-10-25 | Kutiev, Anatoly Anatolieivich | Procede pour determiner selectivement la concentration de contaminants nocifs dans des gaz et dispositif correspondant |
RU2517947C1 (ru) * | 2008-09-15 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Датчик водорода в жидких и газовых средах |
WO2016099330A1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Датчик водорода в газовых средах |
RU2602757C2 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-11-20 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Датчик водорода в газовых средах |
EA032157B1 (ru) * | 2014-12-15 | 2019-04-30 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Датчик водорода в газовых средах |
RU181283U1 (ru) * | 2017-11-09 | 2018-07-09 | Александр Сергеевич Ильин | Полупроводниковый датчик водорода, работающий при комнатной температуре |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5304294A (en) | Method and apparatus for sensing nox | |
US4184934A (en) | Protective shield having omni-directional diverter for sensing means | |
GB2030304A (en) | Protective shield for sensing means | |
US5055266A (en) | Method for detecting toxic gases | |
ITMI922939A1 (it) | Sensore di gas a base di ossido semiconduttore per determinare idrocarburi gassosi | |
US4956073A (en) | Method to make microcavities and its application to an electrochemical sensor | |
RU2124718C1 (ru) | Анализатор селективного определения водорода в газах | |
Ryce et al. | An ionization gauge detector for gas chromatography | |
EP1025438B1 (en) | Combustibility monitor and monitoring method | |
SU890993A3 (ru) | Способ определени содержани органических веществ в газах | |
US4388155A (en) | Solid sensor for anhydrides | |
JPH07506905A (ja) | ガス混合気のガス成分及び/又はガス濃度の検出方法 | |
US2901329A (en) | Combustibles detector for gas chromatography | |
JPS57147049A (en) | Oxygen sensor element | |
WO1999001755A1 (en) | Apparatus and method for measuring the composition of gases using ionically conducting electrolytes | |
RU2132551C1 (ru) | Способ эксплуатации газового датчика | |
Hunter et al. | Development of chemical sensor arrays for harsh environments and aerospace applications | |
US4304752A (en) | Detection of tracer materials in the atmosphere | |
Abdurakhmanov et al. | Metrological parameters of semiconductor sensors of hydrogen sulfide SCS-H2S with membrane coatings based on tungsten and copper oxides | |
US4663017A (en) | Combustibles sensor | |
CA2411292A1 (en) | Hydrogen sensor | |
GB1499775A (en) | Coulometric detectors | |
Boček et al. | Effect of pressure on the performance of the flame ionization detector | |
SU1114354A3 (ru) | Проточный электрохимический анализатор реакционной газовой смеси | |
JPS5690256A (en) | Oxygen density detector for exhaust gas of automobile |