Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Твердоэлектролитные электрохимические датчики в решении задач энергосбережения и охраны окружающей среды

С.И. Сомов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20
e-mail: somov@ihte.uran.ru  

С начала шестидесятых годов прошлого века электрохимические элементы с твердым электролитом на основе стабилизированного диоксида циркония нашли применение в качестве датчиков кислорода для оптимизации процессов горения и контроля технологических процессов, с середины семидесятых годов они широко используются в автомобильных двигателях для минимизации выбросов вредных веществ.

Широкое применение твердоэлектролитных датчиков обусловлено уникальными свойствами твердых оксидных электролитов и элементов на их основе, а именно высокой механической, термической и химической стойкостью стабилизированного диоксида циркония, возможностью надежно измерять активность кислорода в очень широком интервале значений, высокой надежностью измерений и стабильностью характеристик твердоэлектролитных датчиков.   

Применение твердых электролитов в аналитической технике не ограничивается датчиками кислорода; были разработаны аналитические методы и соответствующие типы датчиков для определения диоксида углерода, диоксида серы, оксидов азота, водорода, монооксида углерода и различных углеводородов. В Советском Союзе и ныне в Российской федерации лидирующие позиции в исследованиях по твердым электролитам занимает Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН. За последнее десятилетие в Институте разработаны научные основы использования твердоэлектролитных элементов для комплексного анализа газовых сред сложного химического состава. Разработаны многоэлектродные датчики для одновременного определения кислорода, оксидов азота и горючих газов в продуктах сгорания и в выбросах промышленных предприятий. Твердоэлектролитные датчики кулонометрического типа испытаны в качестве детекторов в газовых хроматографах. Результаты этих испытаний показали исключительно высокую чувствительность и точность твердоэлектролитных детекторов. Эти работы открывают перспективы создания новых высокоэффективных приборов как для анализа опасных веществ в воздухе, так и для высокоточных анализов самых разных газовых сред.