Методы анализа газов с использованием твердоэлектролитных электрохимических элементов

Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004" »
Устные доклады » Секция 3. Электрохимические методы » ...

Методы анализа газов
с использованием твердоэлектролитных электрохимических элементов

С.И. Сомов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20; E-mail: somovihte.uran.ru

Электрохимические элементы на основе твердого электролита из стабилизированного диоксида циркония широко используются в качестве кислородных датчиков для контроля горения и управления технологическими процессами. Эти датчики способны работать в таких жестких условиях, как выхлопные коллекторы двигателей внутреннего сгорания, топки и обжиговые печи, расплавленные металлы. При решении этих задач твердоэлектролитные элементы не имеют альтернатив. Однако, области аналитического применения твердых электролитов значительно шире.

В настоящее время кроме электролитов с проводимостью по ионам кислорода синтезированы и изучены твердые электролиты с проводимостью по ионам Cl^-, F^-, S^2-, Ag⁺, H⁺, Na⁺, Ka⁺. Использование электрохимических ячеек на основе этих твердых электролитов дает возможность определять химические вещества, содержащие соответствующие атомы.

Применение оксидных твердых электролитов не ограничивается определением кислорода, а позволяет определять углеводороды, других горючие газы, газообразные оксиды. Это возможно через измерения величины тока или количества электрического заряда, прошедшего через элемент и эквивалентного количеству вещества, принявшего участие в окислительно-восстановительной реакции на электроде. Кинетика процессов, протекающих в твердоэлектролитных элементах, очень сильно отличается от кинетики в традиционных жидкостных электрохимических элементах, что не позволяет непосредственно использовать такие традиционные электроаналитические методы анализа, как вольтамперометрия. Для анализа газовых смесей сложного состава гораздо более удобными оказались амперометрические и кулонометрические методы измерения и соответствующие твердоэлектролитные элементы и газоаналитические датчики. Многоэлектродные амперометрические датчики позволяют одновременно измерять концентрации нескольких газовых компонентов в непрерывном режиме. Наши опыты с твердоэлектролитными кулонометрическими датчиками в качестве детекторов для газовой хроматографии открывают новые перспективы в этой области аналитической химии.