ISO 6145-11-2005 Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods - Part 11 Electrochemical generation《气体分析 动态容量法制备标定用气体混.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 6145-11:2005(F) ISO 2005NORME INTERNATIONALE ISO 6145-11 Premire dition 2005-10-15Analyse des gaz Prparation des mlanges de gaz pour talonnage laide de mthodes volumtriques dynamiques Partie 11: Gnration lectrochimique Gas analysis Preparation of calibration gas mixtures using

2、dynamic volumetric methods Part 11: Electrochemical generation ISO 6145-11:2005(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifi m

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6、5 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprs ou du c

7、omit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Version franaise parue en 2008 Publi en Suisse ii ISO 2005 Tous droits rservsISO 6145-11:2005(F) ISO 2005 Tous dr

8、oits rservs iii Sommaire Page Avant-propos. iv Introduction v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives 1 3 Mode opratoire 2 3.1 Principe 2 3.2 Gaz de complment 2 3.3 Systmes lectrolytiques de gnration de gaz 2 3.4 Appareillage 3 3.5 Prparation du mlange de gaz. 3 4 valuation de lincertitude .

9、6 4.1 Introduction . 6 4.2 Sources dincertitude . 6 4.3 Incertitude de fraction volumique. 7 5 Conception de la cellule lectrochimique 8 Annexe A (informative) Exemple de cellule lectrochimique disponible dans le commerce 9 Annexe B (informative) Schmas de cellules lectrolytiques de gnration de gaz

10、11 Annexe C (informative) Schma dune alimentation lectrique vers la cellule de gnration de gaz. 12 Annexe D (informative) Tensions de dcomposition de solutions entre lectrodes de platine lisses 13 Bibliographie 14 ISO 6145-11:2005(F) iv ISO 2005 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation inte

11、rnationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr

12、cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internation

13、ales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication com

14、me Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne

15、pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 6145-11 a t labore par le comit technique ISO/TC 158, Analyse des gaz. LISO 6145 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Analyse des gaz Prparation des mlanges de gaz pour talonnage laide de mthodes v

16、olumtriques dynamiques: Partie 1: Mthodes dtalonnage Partie 2: Pompes volumtriques Partie 4: Mthode continue par seringue dinjection Partie 5: Dispositifs dtalonnage par capillaires Partie 6: Orifices critiques Partie 7: Rgulateurs thermiques de dbit-masse Partie 8: Mthode par diffusion Partie 9: Mt

17、hode par saturation Partie 10: Mthode par permation Partie 11: Gnration lectrochimique La Partie 3 de lISO 6145, intitule Injections priodiques dans un flux gazeux, a t retire par le Comit technique ISO/TC 158, Analyse des gaz. ISO 6145-11:2005(F) ISO 2005 Tous droits rservs v Introduction La prsent

18、e partie de lISO 6145 fait partie dune srie de normes portant sur les diffrentes mthodes volumtriques dynamiques utilises pour prparer des mlanges de gaz pour talonnage. La gnration lectrochimique de gaz permet de produire des mlanges de gaz pour talonnage qui, en raison de leur nature corrosive ou

19、de leur faible teneur, sont peu susceptibles dtre stables dans les bouteilles haute pression. NORME INTERNATIONALE ISO 6145-11:2005(F) ISO 2005 Tous droits rservs 1 Analyse des gaz Prparation des mlanges de gaz pour talonnage laide de mthodes volumtriques dynamiques Partie 11: Gnration lectrochimiqu

20、e 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO 6145 spcifie une mthode de prparation des mlanges de gaz pour talonnage par gnration lectrochimique dun constituant pour talonnage et son introduction dans un gaz de complment. En modifiant le dbit de gaz ou la charge traversant llectrolyte de la ce

21、llule, il est possible de modifier la composition du mlange de gaz. Lincertitude relative largie de la teneur en gaz pour talonnage, U, obtenue en multipliant les incertitudes types relatives combines par un facteur dlargissement, k = 2, nest pas suprieure 5 %. La mthode dcrite dans la prsente parti

22、e de lISO 6145 est destine tre applique la prparation de mlanges de gaz pour talonnage dans les gammes de fractions volumiques de (0,1 250) 10 6 . NOTE 1 Les gaz qui peuvent tre produits par gnration lectrochimique sont loxygne (O 2 ), lhydrogne (H 2 ), le cyanure dhydrogne (HCN), le sulfure dhydrog

23、ne (H 2 S), le chlore (Cl 2) , le brome (Br 2 ), le dioxyde de chlore (ClO 2 ), lammoniac (NH 3 ), loxyde dazote (NO), lazote (N 2 ), le dioxyde de carbone (CO 2 ), le trihydrure de phosphore (PH 3 ), le trihydrure darsenic (AsH 3 ) et lozone (O 3 ). NOTE 2 La mthode a pour mrite de permettre la prp

24、aration rapide dun mlange de gaz pour talonnage stable, en quelques minutes. NOTE 3 Les systmes de mlange de gaz reposant sur la gnration lectrochimique et les rgulateurs thermiques de dbit-masse, facilitant le calcul et le contrle automatique, sont disponibles dans le commerce. Un exemple est donn

25、dans lAnnexe A. 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements

26、). ISO 6143, Analyse des gaz Mthodes comparatives pour la dtermination et la vrification de la composition des mlanges de gaz pour talonnage ISO 6145-1, Analyse des gaz Prparation des mlanges de gaz pour talonnage laide de mthodes volumtriques dynamiques Partie 1: Mthodes dtalonnage ISO 6145-7:2001,

27、 Analyse des gaz Prparation des mlanges de gaz pour talonnage laide de mthodes volumtriques dynamiques Partie 7: Rgulateurs thermiques de dbit-masse ISO 6145-11:2005(F) 2 ISO 2005 Tous droits rservs3 Mode opratoire 3.1 Principe La gnration lectrochimique de gaz est une mthode fondamentale dans laque

28、lle la quantit de constituant de gaz pour talonnage gnre est proportionnelle la charge transmise. Le coefficient de proportionnalit est linverse de la constante de Faraday la charge lectrique transporte par une mole dlectrons (ou ions charge unique), qui est gale au produit de la constante dAvogadro

29、 (N A ) et de la charge dun lectron ( e). F = N A e (1) o F est 96 485,341 5 C/mol avec une incertitude relative de 4,0 10 8(voir les Rfrences 1, 2 et 3). Le passage dun courant lectrique prcis par une cellule dtermine la sortie de gaz, sous rserve que les conditions de lArticle 5 soient appliques.

30、3.2 Gaz de complment Le dbit de gaz de complment doit tre dtermin par lune des mthodes donnes dans lISO 6145-1. 3.3 Systmes lectrolytiques de gnration de gaz Le Tableau 1 rpertorie quelques exemples de gaz pouvant tre prpars avec un rendement quantitatif par lectrolyse directe, laide de platine et d

31、autres lectrodes. De mme, un exemple de suppression dun constituant indsirable par adsorption sur le charbon actif entourant llectrode approprie est galement inclus. Tableau 1 Systmes dlectrolyse de gnration de gaz Gaz requis Systme dlectrolyse Gaz libr au niveau dune autre lectrode Rendement mole d

32、e gaz requis par charge gale du point de vue numrique au nombre de Faraday O 2ou H 2Pt, H 2 SO 4 , Pt H 2ou O 21/4 (O 2 ) Pt, K 2 SO 4 , Pt 1/2 (H 2 ) Pt, KOH, Pt O 2Pt, H 2 SO 4 , Hg 2 SO 4 , +C, Hg nul 1/4 Pt, solution neutre, active C Pt, KOH, HgO, +C, Hg Pt, KOH, CdO, Cd N 2Pt, N 2 H 4 , H 2SO 4

33、 , Pt H 21/4 Cl 2Pt, NaCl, Pt H 21/2 CO 2Pt, H 2 C 2 O 4 , Pt H 21 NO Pt, (NOH)SO 4 , + H 2 SO 4 , Pt aO 21 aCe systme a galement t utilis pour gnrer du dioxyde dazote 4 . ISO 6145-11:2005(F) ISO 2005 Tous droits rservs 3 3.4 Appareillage 3.4.1 Construction de la cellule La construction de la cellul

34、e doit tre conue de manire sassurer que le constituant talonn gnr est transfr dans le gaz de complment avec une efficacit maximale adapte aux besoins de ltalonnage. Certaines des conditions qui doivent tre remplies pour le fonctionnement dune cellule lectrolytique utilise cette fin sont donnes dans

35、lArticle 5. Des exemples de cellules lectrolytiques sont prsents aux Figures B.1 et B.2. 3.4.2 Alimentation et contrle du dbit de gaz 3.4.2.1 La teneur du gaz pour talonnage produit par le systme dpend de trois facteurs: a) le courant fourni travers la cellule qui gnre un dbit volumique de constitua

36、nt de gaz pour talonnage; b) le dbit (volumique) du gaz de complment; et c) le rendement de la cellule. NOTE Le rendement de la cellule est la rcupration de fraction du constituant pour talonnage sur la quantit calcule gnre par le courant fourni la cellule (voir 4.2.3). Il dpend de la conception de

37、la cellule. Des conseils pratiques concernant la conception sont donns dans lArticle 5 et un exemple est donn dans lAnnexe C. 3.4.2.2 Une batterie, capable de fournir une tension comprise entre 0,5 V et 1,0 V, et un milliampremtre, offrant une plage de mesurage comprise entre 0,5 mA et 5,0 mA avec u

38、ne incertitude de 1,0 %, sont des lments adapts. Des gnratrices courant continu sont une alternative, mais elles peuvent produire une ondulation en courant alternatif, ce qui peut avoir un impact sur le processus dlectrolyse. 3.4.2.3 Une unit de mesure du dbit (un compteur de masse thermique, par ex

39、emple) talonn, pour le gaz de complment, entre 0,2 l/min et 5,0 l/min de dbit volumique avec une incertitude de 1 %, est adapte. NOTE Les mthodes de mesurage du dbit du gaz de complment sont donnes dans lISO 6145-1, qui dcrit galement le mode opratoire dtalonnage du compteur thermique de dbit-masse.

40、 3.5 Prparation du mlange de gaz 3.5.1 Gaz de complment Le mlange de gaz pour talonnage doit tre prpar en passant le gaz de complment choisi par un rgulateur thermique de dbit-masse talonn, dbit connu, travers la cellule. Si le gaz de complment est de lair, lalimentation du rgulateur peut tre gre la

41、ide dune petite pompe air. Dautres gaz de complment peuvent tre choisis laide dune alimentation rgule place entre une bouteille haute pression et le rgulateur. Le gaz de complment doit pouvoir purger la cellule pendant 2 min, puis la tension de la cellule ncessaire llectrolyse doit tre active. La pu

42、ret du gaz de complment doit tre tablie avant lutilisation, particulirement concernant les impurets susceptibles de croiser les rponses ou de ragir avec le gaz gnr. Si de lair pomp est choisi comme gaz de complment, une purification adapte doit tre ralise pour supprimer toutes les substances gnantes

43、. 3.5.2 Tension La tension applique par la batterie la cellule doit tre augmente lentement jusquau point faisant apparatre des bulles au niveau de llectrode. La valeur en ce point est appele tension de dcomposition. Il sagit du point auquel llectrolyse se produit et le constituant pour talonnage est

44、 produit au niveau de son lectrode. La lecture du milliampremtre est note lorsque la valeur est stable. Les tensions de dcomposition des diffrents lectrolytes sont donnes dans le Tableau D.1. ISO 6145-11:2005(F) 4 ISO 2005 Tous droits rservsLa variation du dbit du gaz de complment ou du courant qui

45、passe par la cellule permet dsormais dobtenir diffrentes valeurs de teneur du mlange de gaz pour talonnage. Il est recommand de slectionner le paramtre le plus proche du milieu de gamme. 3.5.3 Calcul de la teneur du mlange de gaz La fraction volumique du constituant pour talonnage, A , du mlange de

46、gaz pour talonnage est calcule partir de la relation: A A AB q qq = +(2) dans laquelle q Aet q Bsont les dbits volumiques du constituant pour talonnage et du gaz de complment, respectivement. Lapport du constituant pour talonnage peut tre ignor compte tenu du dbit de gaz de complment, auquel cas lqu

47、ation (2) devient: A A B q q = (3) q Aest calcul partir de lquation (4) et q Best le dbit de gaz de complment en millilitres par seconde (ml/s). m1 A R I KV T q zF T = (4) o q Aest le dbit volumique du gaz pour talonnage, en millilitres par seconde (ml/s); I est le courant lectrique, en ampres (A); V mest le volume molaire du gaz gnr par la charge numriquement