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完全吸收電解法微量水份儀是露點儀測量分類的一種,本文著重給大家描述了完全吸收電解法微量水份儀測量原理及結構特點,希望能夠給大家有所幫助。
完全吸收電解法微量水份儀測量原理:用連續取樣的方法,使氣樣流經一個特殊結構的電解池,其水分被作為吸濕劑的五氧化二磷層吸收,并被電解為氫氣和氧氣排出,而五氧化二磷得以再生。反應過程可表示為:P2O5+H2O=2HPO3 2HPO3=H2+1/2O2+P2O5 合并兩式得2H2O=2H2+O2當吸收和電解達成平衡后,進入電解池的水分全部被五氧化二磷膜層吸收,并全部被電解。若已知環境溫度、環境壓力和氣樣流量,根據法拉第電解定律和氣體定律可推導出水的電解電流與氣樣含水量之間的關系為:
式中:
由上式可見,電解電流的大小正比于氣樣中的含水量,因此可通過測量水的電解電流來測量氣樣中的含水量。在標準大氣壓和20℃條件下,一理想氣體以100ml/min的流量流經電解池,當氣樣含水量為1μL/L (ppmv)時,由上式計算出電解電流為13.4µA。完全吸收電解法微量水份儀一般以ppmv為單位,可直接讀取氣樣中水分含量的ppmv值。由于鉑電極的催化作用,水的電解反應系一可逆過程,所以當被測氣樣為氫氣、氧氣或含有足量的氫氧時,平衡向左移動,已經電解生成的氫和氧中有一部分復合生成水,繼而又進行二次電解,使總的電解電流值偏高,此即“氫效應”和“氧效應”,或統稱“復合效應”。實驗表明,使用完全吸收電解法微量水份儀測定這一類氣樣的含水量時,讀數將偏高幾個至十幾個ppmv,但此偏差集中反應在本底值上,故可以扣除。
完全吸收電解法微量水份儀結構:儀器由氣路系統和電路兩部分組成,氣路系統主要包括電解池和氣路控制部分。
電解池在玻璃管內部,兩根鉑電極繞成雙螺旋形,極間均勻地涂敷五氧化二磷膜作為吸濕劑。在規定的測量條件下,這種內繞式結構可以保證對進入池內的水分全部吸收和電解。玻璃池壁利于五氧化二磷涂層均勻。由于鉑具有使生成的氫和氧,尤其是富氫的氣體再次發生反應生成水的作用,因此有些公司采用銠來代替鉑。
對于干燥的五氧化二磷涂層,當通入“絕對干燥”的氣樣,并在電極上施加一適當的直流電壓時,電路中將產生一個不大的電流——本底值。本底值的大小僅與電解池結構、 涂層狀況、溫度及氣樣種類等因素有關,而與氣樣含水量無關。由于本底值總是又能加在氣樣所含水分的電解電流上,故測定時應從儀器讀數中扣除本底值后方為介質的真實含水量。
氣路控制系統:氣路系統由控制閥、電解池、流量調節閥和流量計、干燥器等部分組成。氣流路徑的控制由控制閥完成。
完全吸收電解法微量水份儀優缺點:
優點:屬絕對測量法,穩定,不漂移。
缺點:電解池壽命有限,需要再生。高濕或低濕(<1ppmv)均會縮短其壽命。低濕時響應慢。對氣體流量要求較高。不能用于某些腐蝕性氣體以及能與P2O5發生反應的氣體。
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