Косогін Олексій Володимирович. Електрохімічний сенсор амперометричного типу для визначення вмісту діоксиду вуглецю у повітрі

Краткое описание

Косогін Олексій Володимирович. Електрохімічний сенсор амперометричного типу для визначення вмісту діоксиду вуглецю у повітрі : Дис... канд. наук: 05.17.03 - 2008.

Косогін О.В. Електрохімічний сенсор амперметричного типу для визначення вмісту діоксиду вуглецю в повітрі. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 технічна електрохімія. Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут”, Київ, 2008.
Дисертація присвячена розробці електрохімічних сенсорів амперометричного типу для визначення вмісту діоксиду вуглецю у повітрі. Визначені області потенціалів електрохімічної стабільності та корозійної стійкості титану як основи каталітично активних електродів в лужних фторидних розчинах. Досліджена поведінка металоксидних електродів на титановій основі у лужних фторидних розчинах. Показано, що газодифузійному діоксидномангановому електроду на титановій основі притаманна стабільна функція відгуку безструмового потенціалу та катодного струму при постійній поляризації на зміну рН при абсорбції СО2з повітряного середовища. Вперше теоретично обґрунтований та практично реалізований сенсор діоксиду вуглецю гальванічного типу, дія якого базується на компенсації зміни рН при абсорбції визначуваного газу за рахунок відновлення піролітичного діоксиду мангану на робочому електроді, що спряжено в струмоутворюючому процесі з окисненням електролітичного діоксиду мангану нестехіометричного складу на допоміжному електроді. За тривалістю перехідних процесів, чутливістю, терміном служби, селективністю та основній похибці сигналу розроблені сенсори переважають наявні на світовому ринку аналоги.

1. Проведено теоретичне обґрунтування електрохімічної системи, принцип дії якої полягає в компенсації зміни рН при абсорбції визначуваного газу за рахунок відновлення діоксиду мангану на робочому електроді, спряженого у струмоутворюючому процесі з окисненням діоксиду мангану нестехіометричного складу на допоміжному електроді, придатної для створення сенсорів діоксиду вуглецю для моніторингу повітряного середовища.
2. Визначені області потенціалів електрохімічної стабільності та корозійної стійкості титану як основи каталітично активних електродів в лужних фторидних розчинах, що дозволяє принципову реалізацію запропонованої системи для сенсора діоксиду вуглецю.
3. Створено газодифузійний діоксидномангановий електрод на титановій основі, якому у лужних фторидних розчинах притаманна стабільна функція відгуку безструмового потенціалу та катодного струму при постійній поляризації на зміну рН при абсорбції СО2з повітряного середовища.
4. Досліджено механізм та кінетику окисно-відновних процесів на діоксиді мангану. Встановлено, що лімітуючими стадіями процесу відновлення діоксиду мангану за відсутності поляризуючого струму в газодифузійному режимі є абсорбція діоксиду вуглецю, а при постійному потенціалі дифузія діоксиду вуглецю з атмосфери до поверхні електрода та абсорбція цього газу електролітом.
5. Вперше створено допоміжний електрод зі стабільним потенціалом, який містить суміш порошків діоксиду мангану марки ЕДМ-2 та гідроксиду свинцю як стабілізатору рН при рН 11,2 11,4. Використання допоміжного електрода дозволяє забезпечити найкращі значення чутливості, тривалості перехідних процесів та ресурсу сенсорів діоксиду вуглецю гальванічного типу.
6. Вперше практично реалізований сенсор діоксиду вуглецю гальванічного типу, дія якого базується на компенсації зміни рН при абсорбції визначуваного газу внаслідок відновлення піролітичного діоксиду мангану на робочому електроді, що спряжено в струмоутворюючому процесі з окисненням електролітичного діоксиду мангану нестехіометричного складу на допоміжному електроді.
7. Виготовлені та випробувані дослідні партії сенсорів для визначення концентрації діоксиду вуглецю в повітряному середовищі. Визначені метрологічні характеристики сенсорів діоксиду вуглецю. За часом відгуку, чутливістю, терміном служби, селективністю та основній похибці сигналу розроблені сенсори переважають наявні на світовому ринку аналоги.
8. Створені сенсори діоксиду вуглецю гальванічного типу використані для розробки та виробництва газоаналізаторів типу «СМК» (ЗАТ «Украналит-Эко», м. Київ) для вимірювання концентрації діоксиду вуглецю в повітрі робочої зони підземних споруд, підвалів, сховищ та інших закритих приміщень.