[發明專利]利用質子交換膜的水溶解氧分析儀及其檢測方法

無效

• 申請號: 201110339545.1
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102411023A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 王剛;劉萍;李帥
• 申請（專利權）人: 北京綠舍環境能源技術有限責任公司
• 主分類號: G01N27/417
• 分類號: G01N27/417
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術領域

本發明涉及電化學領域。更具體地說，本發明涉及一種利用質子交換膜的水溶解氧分析儀及其檢測方法。

背景技術

經由化學反應或生化作用而溶解進入水體中的氧氣被稱為溶解氧。溶解氧含量是衡量水質狀況的一個重要標準，也是研究水體自凈能力的一個依據。它主要來源于大氣的溶解和海洋中藻類及浮游植物光合作用的釋放。海洋動物的呼吸作用、生物尸體及生物排泄物的分解、海水中其它有機化學物質的氧化皆消耗溶解氧。被污染的海水溶解氧含量較天然海水低，甚至完全缺氧。隨著工農業生產的發展，各種工業廢水，生活污水，過量施用化肥農藥等對環境的污染日益加劇，尤其是水體污染已成為人們關心的焦點，作為水質的指示標準之一-溶解氧濃度的測定越來越重要，特別是水體溶解氧的現場快速測量更為重要。目前測量水體溶解氧的國家標準方法是winkler碘量法，此法存在需消耗大量的樣品，耗時長，不能現場實時監測等缺點。另一種可以現場檢測溶解氧濃度的電極類型傳感器，如比色法，主次波長分光法，伏安法，氧化鋯微量氧分析儀，聚苯乙烯陰離子交換膜電化學氧傳感器等都是屬于電極類型的氧傳感器，但由于信號電流從產生到達平衡的過程緩慢，限制了測量速度；而且電極的透氣膜容易老化，以及它需要電極本身的氧化還原反應來測定氧的濃度，測定過程中需消耗被測樣品中的溶解氧，因此它的測量精確度和響應時間都受到嚴重約束。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種利用質子交換膜的水溶解氧分析儀。

本發明的另一目的在于提供一種利用質子交換膜的水溶解氧分析儀檢測水溶解氧的方法。

本發明還一目的在于提供一種利用質子交換膜的水溶解氧分析儀在檢測水中溶解氧的應用。

為了實現本發明目的，本發明的一種利用質子交換膜的水溶解氧分析儀，其包括燃料電池、反應氣/液罐、循環泵、電壓指示表、電路導通組件，所述反應氣/液罐與循環泵串聯并通過電路導通組件連接在燃料電池陽極的兩端；所述電壓指示表通過電路導通組件連接在陽極與陰極之間；其中被測液作為所述燃料電池的陰極氧化劑。

其中，所述循環泵可以為直流泵、離心泵、旋轉泵、配量泵等各種能使液體或氣體循環的裝置。

所述電壓指示表是用來讀取電壓值的裝置。可以為數顯式或指針式。

所述電路導通組件是用來導通電路、使各部分組件正常工作，已得到測量溶解氧的目的。

所述燃料電池包括陰極、陽極、介于陽極和陰極之間的質子交換膜、燃料倉；所述陰極包括被測液、陰極導電板、陰極擴散層、陰極催化劑層、設置在陰極擴散層兩端的2個密封圈；所述陽極包括反應氣/液、陽極導電板、陽極擴散層、陽極催化劑層、設置在陽極擴散層兩端的2個密封圈；

所述質子交換膜將反應氣/液與被測液分離，所述陽極導電板、陽極擴散層、陽極催化劑層、質子交換膜、陰極催化劑層、陰極擴散層、陰極導電板依次排列并壓緊；陽極導電板與殼體構成燃料倉，陽極導電板與陰極導電板保證絕緣；

所述陰極導電板與陽極導電板平行分布于陰極擴散層和陽極擴散層鏡像的兩端；陽極導電板和陰極導電板上與擴散層平行的一側開有透過液體或氣體的小孔，陽極擴散層和陰極擴散層透過液體或氣體，用以收集并傳導電子，密封圈和質子交換膜用以阻斷陰、陽兩極的液體或氣體。

所述質子交換膜是傳導質子(H+)的任何一種離子導電聚合物。例如可以采用成品的商品膜，如Nafion，也可以采用全氟磺酸離子交換膜樹脂，將其溶融后涂布于催化層表面。

所述陽極催化劑層、質子交換膜、陰極催化劑層用物理或化學的方法粘接在一起形成三聯體的一個組件。

所述陽極擴散層、陽極催化劑層、質子交換膜、陰極催化劑層、陰極擴散層用物理或化學的方法粘接在一起形成五聯體的一個組件。

所述陽極、陰極催化劑層可以是單獨的陰陽極催化劑層也可以是融合在擴散層中。其是由含鉑及鉑合金的導電多孔材料組成，可以分為具有疏水性能和親水性能兩種。其中疏水性能的催化層，是指用至少含有一種疏水性能聚合物如聚四氟乙烯以及其他聚合物作為粘結劑，同時以鉑或鉑合金為催化劑所形成的導電多孔材料構成，鉑或鉑合金可以附著在載體碳或其它導電粉末上。親水性能的催化層，是指用至少含有親水性能聚合物如全氟磺酸樹脂作為粘結劑，同時以鉑或鉑合金為催化劑所形成的導電材料構成，鉑或鉑合金可以附著在載體碳或其它導電粉末上。或者采用非Pt系催化劑制成。

所述燃料倉中放有反應氣體或反應液體，如甲醇、乙醇等液體或氫氣、富含氫的氣體(重整氣)等氣體。

所述陽、陰極導電板可以由導電金屬或導電石墨制成。