• Анализаторы
  • Другие продукты





  • Кроме того...

    1. Общие сведения о выпускаемых приборах.
    2. Подобрать анализатор.
    3. Принципы проектирования.
    4. Основные свойства и технологии.
    5. Список обозначений.
    6. Сертификаты.

    Тел. (499) 685-18-65.



    Ссылки по теме:

    1. Вопросы и ответы


    Продукция ::: Водородомеры ::: Почему наши водородомеры лучше


    Коротко о главном


    Электрохимические водородомеры (ЭАВ) в силу простоты их аппаратурного оформления, высокой точности и экспрессности измерений получили широкое распространение в различных областях народного хозяйства. Главным элементом таких анализаторов является амперометрический сенсор (АС). Несмотря на их широкое распространение, до настоящего времени продолжает дискутироваться вопрос о их функциональных свойствах: «Что измеряют АС - парциальное давление (рН2) или концентрацию (сН2) водорода?». Более того, при разработке АС для измерения следовых количеств растворенного водорода, необходимо учитывать результаты последних фундаментальных исследований по изучению механизмов растворимости водорода, свидетельствующие о существовании водорода в двух формах: физически растворенном и химически связанном со структурой воды.

    Все это затрудняет разработку метрологически совершенных АС, поскольку при их проектировании, в основном, используется эмпирический подход. Такой подход неэффективен, и часто приводит к недостоверным измерениям.

    Для решения задач проектирования ЭАВ нами был использован иной подход. Он базировался на фундаментальных исследованиях поведения АС, которые позволили открыть новые функциональные возможности ЭАВ и разработать научные основы проектирования АС с заданными функциональными свойствами и метрологическими характеристиками. Благодаря такому подходу выпускаемые фирмой «Альфа БАССЕНС» АС и ЭАВ обладают превосходством в метрологических и эксплуатационных характеристиках перед лучшими отечественными и зарубежными аналогами.


    Почему АС и ЭАВ фирмы "Альфа Бассенс" лучше


    Принцип действия АС основан на измерении тока деполяризации, возникающего в результате диффузии молекулярного водорода из анализируемой среды к поверхности анода, где протекает реакция его электрохимического окисления. АС преобразует поток водорода, «потребляемого» сенсором в электрический ток. Поэтому дискутируемый в литературе вопрос: «Что измеряет АС - рН2 или сН2?» имеет однозначный ответ - поток водорода.

    В общем случае величина этого потока определяется парциальным давлением водорода, свойствами анализируемой среды, условиями проведения измерений и параметрами основных элементов АС. Из анализа оригинальных математических моделей, описывающих все физико-химические процессы протекающие в АС, мы увидели каким образом можно синтезировать сенсоры с известными и новыми функциональными свойствами и требуемыми метрологическими характеристиками. Этот подход использован нами для создания семейства сенсоров предназначенных для решения всего спектра задач аналитического контроля водорода.

    Исходя из анализа математических моделей АС было показано, что в зависимости от выбора параметров его основных элементов реализуются три режима работы ЭАВ: режим измерения концентрации водорода, режим измерения парциального давления водорода и смешанный режим. Режимы работы сенсора

    Режим измерения рН2 обеспечивается, когда параметры АС удовлетворяют соотношению Log(X-1) > 1, где Х - обобщенный критерий, учитывающий конструктивные параметры и физико-химические свойства всех элементов АС. Такие АС можно применять для измерений рН2 в жидкостях и газах. Их применение для измерений сН2 в жидкостях требует введения двойной температурной компенсации на свойства газопроницаемой мембраны и анализируемой жидкости. При использовании этих сенсоров для измерений сН2 в водах с солесодержанием более 1 г/л необходимо вводить коррекцию на солевой состав.

    Режим измерения сН2 обеспечивается, когда параметры АС удовлетворяют соотношению Log(X-1) < - 1. Такие АС не требуют введения коррекции на соленость и для них достаточно одной температурной компенсации. Приоритет открытия этого режима работы и создания АСсН2 принадлежит нашей фирме. Этот режим измерения при соответствующем методическом оформлении может использоваться для определения водородно-транспортных характеристик жидкостей таких как: удельный поток водорода (Q), диффузионная проводимость (P) жидкостей по водороду и его коэффициентов диффузии и растворимости.

    Смешанный режим является переходной областью, в которой АС не обладают четко выраженными функциональными свойствами, поэтому для них характерны существенные погрешности измерений как рН2, так и сН2. По этой причине их применение для задач аналитического контроля водорода в жидкостях нежелательно. Такие сенсоры требуют применения переливных устройств или стабилизаторов расхода. Более того, они не поддаются точной настройке системы температурной компенсации. Их область применения ограничивается задачами аналитического контроля водорода в газовых средах.

    Абсолютная селективность. Высокая селективность АС к Н2 обеспечивается благодаря выбору поляризующего напряжения, материала газопроницаемой мембраны (ГМ), измерительного электрода (ИЭ) и состава раствора электролита. Однако, при измерениях водорода на микрограммовом уровне АС становится чувствителен к побочным процессам, возникающих в самом АС. Благодаря оригинальной системе термокомпенсации влияние этих процессов устранено.

    В тепловой и атомной энергетике при измерениях следовых количеств водорода рекомендуется использовать сенсоры, обладающие абсолютной селективностью.

    Неразрушающий контроль. В результате «потребления» водорода самим сенсором, его концентрация у поверхности газопроницаемой мембраны (ГП) снижается. Для АС с большими анодами характерно значительное потребление Н2, которое приводит к недостоверным результатам измерений из-за разрушающего воздействия сенсора на анализируемую жидкость. Такие АС работают в «смешанном режиме» и относятся к «разрушающим» средствам измерений.

    Для обеспечения неразрушающего контроля необходимо применять АС с мини- и микрокатодами, функционирующие в режиме измерения рН2. Потребление водорода такими сенсорами незначительно и не приводит к искажению информации об измеряемом параметре. Применение мини- и микрокатодов связано с необходимостью проведения измерений очень малых токов (10-12 - 10-15 А), что значительно усложняет технологию изготовления АСрН2 и конструкцию анализатора. Мы сознательно пошли на преодоление этих трудностей ради обеспечения достоверных и высокоточных измерений рН2 и сН2 в широком диапазоне, охватывающем пять порядков величин (от 0,1 до 104 мкг/л).

    Независимость показаний от скорости потока.
    Пренебрежимо малое потребление водорода, свойственное АСрН2 с мини- и микрокатодами, обеспечивает существенное снижение зависимости показаний от скорости потока.

    Показания сенсоров с разными анодами от скорости потока Графическая иллюстрация этих зависимостей поясняет преимущества АСрН2 с мини- и микрокатодами.

    Для аналитического контроля микрограммовых количеств Н2 в тепловой и атомной энергетике целесообразно применять АСрН2 с миникатодами.

    Анализаторы АВП на базе таких сенсоров не требуют применения стабилизаторов расхода и переливных устройств, обеспечивая при этом экономный расход анализируемой пробы.

    Для аналитического контроля водорода на милиграммовом уровне целесообразно использовать АСрН2 с микрокатодами. Водородомеры на их основе позволяют проводить измерения в неподвижных пробах жидкостей и отказаться от применения побудителей расхода.

    Термокомпенсация. Температурные зависимости АС определяются режимом их работы и физико-химическими свойствами его основных элементов. Для автоматической компенсации этих зависимостей необходимо проводить измерения температуры анализируемой жидкости и газопроницаемой мембраны.

    Снижение температуры мембраны за счет испарения Экспериментальный график изменения температуры ГМ амперометрического сенсора показывает, что при калибровке по ПГС температура мембраны значительно изменяется за счет испарения влаги с ее поверхности.

    Это приводит к существенным погрешностям измерений из-за ошибок при калибровке.

    Для повышения точности калибровки и работы системы автоматической температурной компенсации, датчик температуры (ДТ) необходимо располагать в непосредственной близости к мембране. В АС, входящих в комплект АВП, датчик температуры с ювелирной точностью впаян в стеклянную гильзу на расстоянии не более чем 0,1 мм от газопроницаемой мембраны.

    Снижение температуры мембраны за счет испарения Благодаря такому расположению датчика температуры, снижается инерционность работы системы термокомпенсации, повышается ее точность и снижаются ошибки калибровки и измерений, обусловленные эффектом «охлаждения» мембраны.

    Коэффициент «Жидкость-Газ», впервые введенный Грюневальдом, характеризует отклонение истинного режима работы АС от режима измерения рН2. Для АСрН2 с мини- и микрокатодами коэффициент «Жидкость-Газ» не превышает 2%. Поэтому только АС, функционирующие в режиме измерения рН2, могут калиброваться по ПГС. В анализаторах АВП систематическая погрешность измерений, обусловленная коэффициентом «Жидкость-Газ», автоматически компенсируется при проведении измерений сН2 в жидкостях.

    Долговечность сенсоров прежде всего определяется материалами используемых электродов. Различают два типа АС: сенсоры гальванического типа и сенсоры типа электролитическая ячейка. В сенсорах гальванического типа в качестве материала электродов используют неблагородные металлы, которые расходуются в процессе работы. В сенсорах электролитического типа в качестве измерительного электрода используют благородные металлы, что делает их более долговечными и дорогими. В амперометрических сенсорах, выпускаемых нашим предприятием измерительные электроды выполняются из благородных металлов, которые выполняют роль катализаторов и в процессе работы не расходуются. Вспомогательный электрод АС изготавливается из серебра, которое в процессе работы «расходуется», но его массы хватает более чем на 30 лет непрерывной работы. Применение оригинальных конструкторских решений, передовых технологий и «know how» обеспечило АС высокую надежность, неограниченный срок службы, простоту в обслуживании и эксплуатации.

    Средства метрологического обеспечения для АС, функционирующих в режимах измерения рН2 и сН2, значительно упрощаются.

    В качестве калибровочной смеси можно использовать любую водородосодержащую газовую смесь.