Наукові засади створення електрохімічних модулів у складі газових сенсорів та генераторів

Abstract

Об’єкт дослідження – перехідні процеси в умовах генерування, доставки, адсорбції і електрохімічного перетворення газових домішок у повітряному середовищі та метрологічні характеристики електрохімічних систем, які цими процесами визначаються. Мета роботи – розробити наукові засади та методику створення електрохімічних модулів у складі сенсорів і генераторів для покращення метрологічних характеристик і зниження експлуатаційних витрат засобів дистанційного моніторингу повітряного середовища. Проведено аналіз літератури стосовно портативних та стаціонарних засобів дистанційного моніторингу повітряного середовища на предмет його придатності для дихання людини в умовах робочої зони. Показано, що до сьогодні значну статтю витрат на такі засоби складає їх метрологічне забезпечення, особливо у випадку багатоканальних стаціонарних системах моніторингу, де експлуатаційні витрати включають польові роботи спеціальних бригад по повірці й заміні первинних перетворювачів – амперометричних сенсорів. З метою скорочення експлуатаційних витрат, пов’язаних з метрологічним забезпеченням дистанційованих амперометричних сенсорів, запропоновано замінювати їх на електрохімічні модулі у складі амперометричних сенсорів і кулонометричних генераторів повірочного газу. Поставлена мета досягнута розробкою методики створення таких модулів, яка полягає у послідовному вирішенні низки чітко окреслених задач. Розроблена методика успішно випробувана при розробці електрохімічних модулів, придатних для заміни індивідуальних сенсорів хлору та кисневмісних окислювальних газів. Запропоновано, виготовлено та випробувано два основні види електрохімічних модулів: з роздільними та інтегрованими електрохімічними системами сенсора і генератора. Останній вид конструктивно уніфікований з індивідуальними сенсорами серії НТУУ “КПІ” й має перевагу за низкою метрологічних і ресурсних характеристик. Використання першого виду модулів виправдано для випадку неможливості використання подібної електрохімічної системи для сенсора і генератора, тобто при необхідності використання газу-імітатора. Показано, що модулі такого виду мають кращі характеристики при планарному паралельному розміщенні сенсора і генератора.