JPH04181155A - 溶融塩中酸素分圧測定センサー - Google Patents
溶融塩中酸素分圧測定センサーInfo
- Publication number
- JPH04181155A JPH04181155A JP2307067A JP30706790A JPH04181155A JP H04181155 A JPH04181155 A JP H04181155A JP 2307067 A JP2307067 A JP 2307067A JP 30706790 A JP30706790 A JP 30706790A JP H04181155 A JPH04181155 A JP H04181155A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten salt
- protection tube
- electrode
- powder
- oxygen
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- Pending
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は溶融塩中に残存している酸素量を電気化学的に
測定するためのセンサーに関するものである。
測定するためのセンサーに関するものである。
［従来の技術］
金属材料が高温ガス環境中で、たとえばＮａ２ＳＯ４や
Ｎａ２ＣＯ３からなる溶融塩の皮膜に覆われた場合に高
温腐食と呼ばれる著しい損傷をうけることがある。この
現象は火力発電用ボイラチューブ、ガスタービン動翼部
、ごみ焼却用ボイラチューブ等の高温燃焼部で観測され
ている。特に、ごみ焼却用ボイラーでは燃焼効率アップ
のために燃焼温度を従来の４００℃から５００℃に上昇
させており、従来使用されていた材料では高温腐食か発
生する。この高温腐食問題は現象を再現することが困難
で研究も材料を溶融塩環境に長時間浸漬することにより
重量変化を測定するにとどまっている。しかし、新材料
を開発するという人類の使命においては、高温腐食がい
かなる機構に従って発生しているのかを明らかにしなけ
れば新材料の開発は困難である。
Ｎａ２ＣＯ３からなる溶融塩の皮膜に覆われた場合に高
温腐食と呼ばれる著しい損傷をうけることがある。この
現象は火力発電用ボイラチューブ、ガスタービン動翼部
、ごみ焼却用ボイラチューブ等の高温燃焼部で観測され
ている。特に、ごみ焼却用ボイラーでは燃焼効率アップ
のために燃焼温度を従来の４００℃から５００℃に上昇
させており、従来使用されていた材料では高温腐食か発
生する。この高温腐食問題は現象を再現することが困難
で研究も材料を溶融塩環境に長時間浸漬することにより
重量変化を測定するにとどまっている。しかし、新材料
を開発するという人類の使命においては、高温腐食がい
かなる機構に従って発生しているのかを明らかにしなけ
れば新材料の開発は困難である。
腐食機構を支配する重要因子に溶融塩中に残存している
酸素かあり、環境のアルカリ度として腐食環境の苛酷さ
を示す定量的指標として用いられている。しかし、溶融
塩中の酸素量を測定する確立された手段はなくこれまで
はたとえば１９６２年発行のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ誌、第
１０９巻、第５２５ページに開示されているような平衡
計算から推定していた。このような計算ては理想的な系
を扱うために実際の溶融塩腐食と合致しない点があり、
実測か必要とされてきた。しかし、実測にあたっては４
００℃以上の高温溶融環境中で使用可能な装置、特に酸
素濃度測定装置において安定して使用できるセンサーは
化学的安定性および寿命の観寺から存在しなかった。
酸素かあり、環境のアルカリ度として腐食環境の苛酷さ
を示す定量的指標として用いられている。しかし、溶融
塩中の酸素量を測定する確立された手段はなくこれまで
はたとえば１９６２年発行のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ誌、第
１０９巻、第５２５ページに開示されているような平衡
計算から推定していた。このような計算ては理想的な系
を扱うために実際の溶融塩腐食と合致しない点があり、
実測か必要とされてきた。しかし、実測にあたっては４
００℃以上の高温溶融環境中で使用可能な装置、特に酸
素濃度測定装置において安定して使用できるセンサーは
化学的安定性および寿命の観寺から存在しなかった。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は上記のような高温の溶融塩環境中での溶融塩中
に残存する酸素量を電気化学的に測定することを目的と
するものである。
に残存する酸素量を電気化学的に測定することを目的と
するものである。
［課題を解決するための手段］
本発明の要旨とするところは、モル％でＣａＯが３〜９
％、Ｙ２Ｏ３が５〜１２％の一種または二種を含有し残
部ｚｒ０２からなる保護管内にＰｔ粉を充填し該Ｐｔ粒
粉中Ｐｔ線を浸漬し保護管の外部の溶融塩中のＰｔ主電
極保護管内部の該Ｐｔ主電極を電気的に接続し両Ｐｔ電
極間に生じる電位差を測定することにより溶融塩中の酸
素分圧を測定することを特徴とする溶融塩中酸素分圧測
定センサーである。
％、Ｙ２Ｏ３が５〜１２％の一種または二種を含有し残
部ｚｒ０２からなる保護管内にＰｔ粉を充填し該Ｐｔ粒
粉中Ｐｔ線を浸漬し保護管の外部の溶融塩中のＰｔ主電
極保護管内部の該Ｐｔ主電極を電気的に接続し両Ｐｔ電
極間に生じる電位差を測定することにより溶融塩中の酸
素分圧を測定することを特徴とする溶融塩中酸素分圧測
定センサーである。
［作用］
以下、本発明の詳細な説明する。
まず本発明にかかる酸素量測定センサーの構造の概要を
第１図に基づき説明する。本発明にかかる保護管１の内
部に本発明にがかるＰｔ粉２を充填し、該粉中にＰｔ線
３を埋め込む。該Ｐｔ主電極保護管内でその位置が変動
しないようにピストン８およびＯリング９によって固定
され、さらにシールプラグ１０を貫通してセンサーホル
ダー５の外部へ導かれ電気的接触を与えられる。該シー
ルプラグ１０はナツト１１およびリング１２によって固
定され該保護管本体もその位置の変動が抑えられる。該
センサーホルタ−５は高温の溶融塩を収容する容器の蓋
４を介して設置されており、該電極ホルダーの本体が高
温になるのを避けるため水冷室６を有している。該水冷
室は止め金７によって固定されている。以上のように構
成された酸素センサーの該保護管を高温の溶融塩中に浸
漬することによって試験用電極の電位が得られる。
第１図に基づき説明する。本発明にかかる保護管１の内
部に本発明にがかるＰｔ粉２を充填し、該粉中にＰｔ線
３を埋め込む。該Ｐｔ主電極保護管内でその位置が変動
しないようにピストン８およびＯリング９によって固定
され、さらにシールプラグ１０を貫通してセンサーホル
ダー５の外部へ導かれ電気的接触を与えられる。該シー
ルプラグ１０はナツト１１およびリング１２によって固
定され該保護管本体もその位置の変動が抑えられる。該
センサーホルタ−５は高温の溶融塩を収容する容器の蓋
４を介して設置されており、該電極ホルダーの本体が高
温になるのを避けるため水冷室６を有している。該水冷
室は止め金７によって固定されている。以上のように構
成された酸素センサーの該保護管を高温の溶融塩中に浸
漬することによって試験用電極の電位が得られる。
本発明の発明者らは、溶融塩中で安定性かつ信頼性の高
い酸素センサーに関して多くの実験結果に基づいて溶融
塩環境中での酸素量の電気化学な測定を可能ならしめる
センサーを得た。本発明において電極の構成材質を限定
したのは次の理由による。ＺｒＯ２は高い温度領域まて
化学的に安定でかつ入手しやすく取扱も比較的容易であ
るため保護管として採用した。かつＣａＯを含有するこ
とによりＺｒＯ□は溶融塩中での化学的安定性が向上し
溶融塩中の酸素がＺｒＯ２中を拡散しやすくさせる。Ｙ
２Ｏ３は溶融塩中で化学的に安定でかつＺｒＯ２を安定
化させる効果がある。５００℃以下の溶融塩中ではモル
％で３％以上添加しないとその効果が現れず９モル％を
超えて添加してもその効果は変わらない。
い酸素センサーに関して多くの実験結果に基づいて溶融
塩環境中での酸素量の電気化学な測定を可能ならしめる
センサーを得た。本発明において電極の構成材質を限定
したのは次の理由による。ＺｒＯ２は高い温度領域まて
化学的に安定でかつ入手しやすく取扱も比較的容易であ
るため保護管として採用した。かつＣａＯを含有するこ
とによりＺｒＯ□は溶融塩中での化学的安定性が向上し
溶融塩中の酸素がＺｒＯ２中を拡散しやすくさせる。Ｙ
２Ｏ３は溶融塩中で化学的に安定でかつＺｒＯ２を安定
化させる効果がある。５００℃以下の溶融塩中ではモル
％で３％以上添加しないとその効果が現れず９モル％を
超えて添加してもその効果は変わらない。
Ｙ２Ｏ３は溶融塩中で化学的に安定でかつＺｒＯ２を安
定化させる効果がある。５００℃以下の溶融塩中ではモ
ル％で５％以上添加しないとその効果が現れず１２モル
％を越えて添加してもその効果は変わらない。Ｙ２Ｏ３
はＺｒＯ□の安定化に対してＣａＯと組み合わせればそ
の効果はきわめて大である。
定化させる効果がある。５００℃以下の溶融塩中ではモ
ル％で５％以上添加しないとその効果が現れず１２モル
％を越えて添加してもその効果は変わらない。Ｙ２Ｏ３
はＺｒＯ□の安定化に対してＣａＯと組み合わせればそ
の効果はきわめて大である。
［実施例］
第１表に示す本発明の組成を有する保護管を用いて酸素
センサーを製作し、第２図に示す測定回路を構成し、４
５０℃のＮａ２ＳＯ４溶融塩中に浸漬し、３３６時間に
わたっての電位差計１６によって電位測定を実施した。
センサーを製作し、第２図に示す測定回路を構成し、４
５０℃のＮａ２ＳＯ４溶融塩中に浸漬し、３３６時間に
わたっての電位差計１６によって電位測定を実施した。
得られた電位値から次式で示されるＥｒｎ５ｔの式を用
いて溶融塩中の酸素量に変換した。
いて溶融塩中の酸素量に変換した。
Ｅ ＝ （ＲＴ／４Ｆ） １ｎＰｏｚ （溶融塩）
／Ｐｏ２（ａｉｒ）ここにＥは測定される電位差、Ｒは
ガス定数、Ｔは温度、Ｆはファラデ一定数、ＰＯ２は各
環境での酸素分圧である。
／Ｐｏ２（ａｉｒ）ここにＥは測定される電位差、Ｒは
ガス定数、Ｔは温度、Ｆはファラデ一定数、ＰＯ２は各
環境での酸素分圧である。
第３図はその酸素量測定結果を示す図の一例で、測定開
始３分後から定常値を示し長時間にわたって安定な酸素
量を示した。第１表に示す組成の保護管を備えたセンサ
ーによる測定結果はすべて第３図に示す電位変化と同様
の安定な酸素量を示した。
始３分後から定常値を示し長時間にわたって安定な酸素
量を示した。第１表に示す組成の保護管を備えたセンサ
ーによる測定結果はすべて第３図に示す電位変化と同様
の安定な酸素量を示した。
第１表
［発明の効果コ
本発明は溶融塩環境中ての溶存酸素量を電気化学的に測
定するセンサーを提供し、溶融塩中の酸素量か電位が長
期間にわたって測定可能となり溶融塩環境中での腐食機
構を解明し、新材料の開発に寄与するところ大である。
定するセンサーを提供し、溶融塩中の酸素量か電位が長
期間にわたって測定可能となり溶融塩環境中での腐食機
構を解明し、新材料の開発に寄与するところ大である。
第１図は酸素センサーの構造を示す断面図、第２図は電
位測定の回路図、第３図は測定された酸素量の時間変化
を示す図である。
位測定の回路図、第３図は測定された酸素量の時間変化
を示す図である。
Claims (1)
- １、モル％でＣａＯが３〜９％、Ｙ＿２Ｏ＿３が５〜１
２％の一種または二種を含有し残部ＺｒＯ＿２からなる
保護管と該保護管内に充填されたＰｔ粉と該Ｐｔ粉中に
浸漬されたＰｔ極と該保護管の外部の溶融塩中に浸漬さ
れたＰｔ電極とで構成され、両Ｐｔ電極間に生じる電位
差を測定するために両Ｐｔ電極が電気的に接続されてい
ることを特徴とする溶融塩中酸素分圧測定センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307067A JPH04181155A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 溶融塩中酸素分圧測定センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307067A JPH04181155A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 溶融塩中酸素分圧測定センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04181155A true JPH04181155A (ja) | 1992-06-29 |
Family
ID=17964649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2307067A Pending JPH04181155A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 溶融塩中酸素分圧測定センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04181155A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04264251A (ja) * | 1991-02-18 | 1992-09-21 | Shinagawa Refract Co Ltd | 溶融金属用酸素濃度測定センサー |
| CN103359788A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-23 | 江西理工大学 | 无团聚全稳定立方相纳米氧化锆粉体的低温合成方法 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP2307067A patent/JPH04181155A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04264251A (ja) * | 1991-02-18 | 1992-09-21 | Shinagawa Refract Co Ltd | 溶融金属用酸素濃度測定センサー |
| CN103359788A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-23 | 江西理工大学 | 无团聚全稳定立方相纳米氧化锆粉体的低温合成方法 |
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