Оптимизация условий мониторинга и разработка термокаталиьического сенсора для CO и паров бензина в транспортных выбросах

Optimization of monitoring conditions and development of a thermocatalytic sensor for CO and gasoline vapors in transport emissions

Даминов Г.Н. Мухамедова Б.И. Мамарахмонов М.Х.

26.03.2021 221

3(84)

18. Транспорт

Цитировать:

Даминов Г.Н., Мухамедова Б.И., Мамарахмонов М.Х. Оптимизация условий мониторинга и разработка термокаталиьического сенсора для CO и паров бензина в транспортных выбросах // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 3(84). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11388 (дата обращения: 24.11.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье предлагаются катализаторы и оптимизированные условия для определения CO и углеводородов в выхлопных газах. Показано, что в изученном интервале зависимость аналитического сигнала сенсоров от концентрации определяемых компонентов имеет прямолинейную зависимость.

ABSTARCT

The article proposes catalysts and optimized conditions for the determination of CO and hydrocarbons in exhaust gases. It is shown that, in the studied interval, the dependence of the analytical signal of the sensors on the concentration of the determined components has a linear dependence.

Ключевые слова: оптимизация, термокаталитический сенсор, бензин, транспортные выбросы.

Keywords: optimization, thermocatalytic sensor gasoline, vapors in transport emissions.

Используя подобранный катализатор и оптимизированные условия, изготовлен ТКС для определения СО и углеводородов в выхлопных газах. В конструктивном плане сенсор представляет собой пару чувствительных элементов и пару резисторов, включенных в мостовую схему. В ходе проведения эксперимента изучены динамические, градуировочные характеристики, селективность и стабильность работы сенсора. В результате экспериментов установлено, что наиболее высокий сигнал сенсора по СО (67,0 мВ на 2,5 об. %) наблюдается при значении питания первого и второго чувствительных элементов, равных 1,7 и 2,7 В соответственно, поэтому все последующие эксперименты проводили при такой оптимальной величине питания. В опытах по изучению динамических характеристик установлено, что время переходного процесса разработанных сенсоров на СО 5-6 с. и углеводородов – 8-10 с, что позволяет использовать их для экспрессного контроля содержания СО и бензина в выхлопных газах автотранспорта.

Результаты оценки градуировочной характеристики ТКС СО и паров бензина показывают, что в изученном интервале зависимость аналитического сигнала сенсоров от концентрации определяемых компонентов имеет прямолинейную зависимость (рис.2а и 2б).

Рисунок 1. Градуировочные характеристики ТКС СО (а) и паров бензина (б)

Проверка значений входных сигналов во времени контролировалась при непрерывной работе ТКС в течение 1400 час. Из данных табл. 1 следует, что входной сигнал ТКС паров бензина в течение регламентированного интервала времени сохраняется стабильно. Изменение значения входного сигнала за регламентированное время (Dtq) оценивалось максимальным расхождением аналитического сигнала сенсора, и оно не превышало 2,0 %, что позволило констатировать, о том, что созданные сенсоры вполне выдерживали испытания стабильности режимов эксплуатации.

Таблица 1.

Стабильность сигнала сенсора при определении углеводородов (n=5; P= 0,95)

Время, час	Значение параметров окруж. среды		Сигнал сенсора, мВ
Время, час	температура,⁰С	давление, мм рт.ст	±ΔХ	S	*Sr10²**
1	20,0	720	66,0±0,4	0,30	0,5
12	20,2	725	66,5±0,2	0,18	0,3
120	20,6	730	66,8±0,2	0,14	0,2
360	20,5	732	66,0±0,2	0,16	0,2
600	20,4	740	66,3±0,2	0,20	0,2
840	20,6	730	66,8±0,4	0,30	0,3
1180	20,0	730	66,0±0,2	0,18	0,2
1400	20,6	735	66,2±0,4	0,31	0,4

Селективность разработанного сенсора определения СО, Н₂, СН₄ и паров бензина, находящиеся в выхлопных газах достаточно высокая. При этом установлена высокая селективность разработанных сенсоров на СО и бензин [1-3]. Результаты по установлению селективности ТКС-СО приведены в табл. 2, из которых следует, что в многокомпонентных газовоздушных смесях разработанный сенсор позволяет селективно определять СО.

Таблица 2.

Селективности ТКС-СО при определении СО (n=5; P= 0,95)

Введено газовой смеси, об.% .	Найдено оксида углерода, об.%
Введено газовой смеси, об.% .	±ΔХ	S	*Sr10²**
CO(1,26)+воздух(ост)	1,26±0,06	0,05	2,9
CO(1,26)+H₂(1,20)+воздух(ост)	1,24±0,05	0,04	2,9
CO(0,44)+H₂(1,20)+воздух(ост)	0,43±0,01	0,03	2,1
CO(1,26)+H₂(2,66)+воздух(ост)	1,22±0,04	0,03	2,4
CO(1,26)+бенз,(1,40)+воздух(ост)	1,21±0,03	0,02	1,6
CO(0,44)+бенз,(1,40)+воздух(ост)	0,42±0,01	0,01	2,3
CO(1,26)+бенз,(2,00)+воздух(ост)	1,22±0,04	0,03	2,3

Таким образом, в результате проведенных опытов разработан селективный ТКС, обеспечивающий экспрессное определение СО и углеводородов в широком интервале их концентраций в выхлопных газах. Разработанные сенсоры по точности и воспроизводимости не уступают известным зарубежным аналогам, сохранив при этом, экспрессивность выполнения, портативность, простоту в изготовлении и эксплуатации [4-5].

Список литературы:

Абдурахманов Э., Даминов Г., Султанов М. Химический сенсор для контроля оксида углерода из состава тарнспорных выбросов.// Текущие проблемы аналитической химии и экологии: Материалы II Республиканской научно-практической конференции. - Самарканд, 2006. - Б.123 - 125.
Абдурахманов Э., Даминов Г., Султанов М. Метрологические характеристики сенсора контроля оксида углерода из состава транспортных выбросов. //Текущие проблемы аналитической химии и экологии: Материалы II Республиканской научно-практической конференции.- Самарканд, 2006. – С. 125 - 126.
Абдурахманов Э., Тиллаев С., Даминов Г., Абдурахманов Б. Изучение влияния различных факторов на чувствительность термокаталитического сенсора. // Текущие проблемы аналитической химии и экологии: Материалы II Республиканской научно-практической конференции.- Самарканд, 2006.- Б.122 - 123.

Информация об авторах