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P205 Phosphorpentoxid-FeuchtesensorTechnologie für unsere Feuchtemessgeräte

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P205 Phosphorpentoxid-FeuchtesensorTechnologie für unsere Feuchtemessgeräte

  Der von Systech Illinois eingesetzte elektrolytische Feuchtesensor nutzt das bekannte Phosphorpentoxid-Prinzip zur genauen Bestimmung von Spuren von Feuchtigkeit in Inertgasströmen.

Prinzip der Arbeitsweise

Die Methode wird als coulometrische Hygrometrie bezeichnet. Er ist ein Primärstandard und muss nicht kalibriert werden. Nach dem Faradays-Gesetz der Elektrolyse kann der durch die Elektrolyse von Wasser erzeugte Strom direkt mit seiner Konzentration in Beziehung gesetzt werden. Der Phosphorpentoxid (P2O5)-Feuchtesensor besteht aus einer doppelten Platinwicklung, die um ein etwa 8 cm langes Quarzrohr gewickelt ist. Die blanken Platinelektroden sind mit einem dünnen Film ausP2O5beschichtet. An die Wicklungen wird eine konstante Gleichspannung angelegt, und der resultierende Strom wird überwacht. Wenn das Gas durch die Zelle strömt, wird die Feuchtigkeit im Gasstrom von derP2O5-Beschichtungangezogen, die extrem hygroskopisch ist. Die Feuchtigkeit wandert durch die Folie zu den Elektroden (Platindrähte), wo sie elektrolysiert wird. An der positiven Elektrode bildet sich Sauerstoff und an der negativen Elektrode Wasserstoff. Die Gase diffundieren zurück in den Gasstrom, wo sie aus der Zelle herausgetragen werden. Die gesamte Feuchtigkeit im Gasstrom wird beim Durchströmen der Zelle verbraucht.
Dieser Elektrolysestrom ist nach dem Faraday'schen Gesetz direkt proportional zur Menge der Feuchtigkeit im Gasstrom. Die Kenntnis des Gasdurchflusses durch den Sensor und des Zellenstroms liefert daher ein absolutes Maß für die im Messgas enthaltene Feuchtigkeit. Die mathematische Gleichung für diese Messung lautet: I = K1 F C + (e + B ) wo: l = Strom K1 = Faradaysche Konstante F = Massendurchfluss C = Feuchtigkeitsgehalt des Gases e = Elektrolytischer Hintergrundstrom B = Rekombinationsstrom Ein als Rekombination bezeichneter Effekt kann auftreten, wenn das Trägergas Wasserstoff oder Sauerstoff enthält. Die Rekombination erfolgt, weil sich der Wasserstoff oder Sauerstoff im Messgasstrom mit dem während der Elektrolyse erzeugten Wasserstoff und Sauerstoff zu einem weiteren Wassermolekül verbindet. Dieses Wassermolekül wird erneut von den Elektroden angezogen und erneut elektrolysiert, wodurch ein falsch hoher Messwert entsteht. Die Illinois-Analysatoren von Systech verfügen über wählbare Gasfaktoren, die eine Kompensation der Messwerte für Gase, die eine Rekombination verursachen, ermöglichen.

Zelle neu beschichten

DieP2O5-Beschichtungder Zellen verschlechtert sich mit der Zeit, insbesondere bei hoher Feuchtigkeit. Letztendlich reagiert die Zelle nicht mehr auf Feuchtigkeit und muss neu beschichtet werden. Die Zelle muss zur Reinigung und Neubeschichtung an das Werk zurückgeschickt werden. Um die Lebensdauer der Zellen zu verlängern, wird empfohlen, die Zellen bei Nichtgebrauch mit sauberem, trockenem Gas zu spülen.

Kalibrierung

Da es sich bei diesem Messprinzip um eine primäre Messmethode handelt, ist keine Kalibrierung erforderlich. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die Durchflussmenge des Gasstroms auf der Werkseinstellung bleibt. Für die meisten Instrumente sind Massendurchflussregler erhältlich, die sicherstellen, dass die Durchflussrate konstant bleibt.

Anwendungen

Zu den typischerweise für diese Art von Instrumenten verwendeten Inertgasen gehören Argon, Stickstoff und Helium. Die Anwendungen für die Feuchtemessgeräte lassen sich in zwei industrielle Bereiche einteilen: Typische Branchen sind die Halbleiterherstellung, medizinische Gase, die Nuklearindustrie und die Kunststoffindustrie. DieP2O5-Feuchtigkeitsmessgeräte eignen sich nicht für die Messung von Feuchtigkeit in Gasen oder Gasgemischen, die mit dem Phosphorpentoxid in der Messzelle reagieren. Zu diesen Gasen gehören Acetylen, Butylen, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Propylen. Außerdem müssen Gasgemische vermieden werden, die Verbindungen enthalten, die die Zellbestandteile angreifen. Systech Illinois kann spezielle Zellen mit einem Glasgehäuse liefern, die für Messungen in korrosiven Gasen wie Chlor (Cl2) und Chlorwasserstoff (HCl) geeignet sind. Sauerstoff und Wasserstoff stören die Feuchtemessung. Weitere Informationen zu Feuchtigkeitsmessungen in diesen Gasen finden Sie im Abschnitt "Rekombination" oben. DAS PDF HERUNTERLADEN UNSERE SYSTECH-PRODUKTE ANSEHEN