Анотація до роботи:

Косогін О.В. Електрохімічний сенсор амперметричного типу для визначення вмісту діоксиду вуглецю в повітрі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2008.

Дисертація присвячена розробці електрохімічних сенсорів амперометричного типу для визначення вмісту діоксиду вуглецю у повітрі. Визначені області потенціалів електрохімічної стабільності та корозійної стійкості титану як основи каталітично активних електродів в лужних фторидних розчинах. Досліджена поведінка металоксидних електродів на титановій основі у лужних фторидних розчинах. Показано, що газодифузійному діоксидномангановому електроду на титановій основі притаманна стабільна функція відгуку безструмового потенціалу та катодного струму при постійній поляризації на зміну рН при абсорбції СО₂ з повітряного середовища. Вперше теоретично обґрунтований та практично реалізований сенсор діоксиду вуглецю гальванічного типу, дія якого базується на компенсації зміни рН при абсорбції визначуваного газу за рахунок відновлення піролітичного діоксиду мангану на робочому електроді, що спряжено в струмоутворюючому процесі з окисненням електролітичного діоксиду мангану нестехіометричного складу на допоміжному електроді. За тривалістю перехідних процесів, чутливістю, терміном служби, селективністю та основній похибці сигналу розроблені сенсори переважають наявні на світовому ринку аналоги.

1. Проведено теоретичне обґрунтування електрохімічної системи, принцип дії якої полягає в компенсації зміни рН при абсорбції визначуваного газу за рахунок відновлення діоксиду мангану на робочому електроді, спряженого у струмоутворюючому процесі з окисненням діоксиду мангану нестехіометричного складу на допоміжному електроді, придатної для створення сенсорів діоксиду вуглецю для моніторингу повітряного середовища.

2. Визначені області потенціалів електрохімічної стабільності та корозійної стійкості титану як основи каталітично активних електродів в лужних фторидних розчинах, що дозволяє принципову реалізацію запропонованої системи для сенсора діоксиду вуглецю.

3. Створено газодифузійний діоксидномангановий електрод на титановій основі, якому у лужних фторидних розчинах притаманна стабільна функція відгуку безструмового потенціалу та катодного струму при постійній поляризації на зміну рН при абсорбції СО₂ з повітряного середовища.

4. Досліджено механізм та кінетику окисно-відновних процесів на діоксиді мангану. Встановлено, що лімітуючими стадіями процесу відновлення діоксиду мангану за відсутності поляризуючого струму в газодифузійному режимі є абсорбція діоксиду вуглецю, а при постійному потенціалі – дифузія діоксиду вуглецю з атмосфери до поверхні електрода та абсорбція цього газу електролітом.

5. Вперше створено допоміжний електрод зі стабільним потенціалом, який містить суміш порошків діоксиду мангану марки ЕДМ-2 та гідроксиду свинцю як стабілізатору рН при рН 11,2 – 11,4. Використання допоміжного електрода дозволяє забезпечити найкращі значення чутливості, тривалості перехідних процесів та ресурсу сенсорів діоксиду вуглецю гальванічного типу.

6. Вперше практично реалізований сенсор діоксиду вуглецю гальванічного типу, дія якого базується на компенсації зміни рН при абсорбції визначуваного газу внаслідок відновлення піролітичного діоксиду мангану на робочому електроді, що спряжено в струмоутворюючому процесі з окисненням електролітичного діоксиду мангану нестехіометричного складу на допоміжному електроді.

7. Виготовлені та випробувані дослідні партії сенсорів для визначення концентрації діоксиду вуглецю в повітряному середовищі. Визначені метрологічні характеристики сенсорів діоксиду вуглецю. За часом відгуку, чутливістю, терміном служби, селективністю та основній похибці сигналу розроблені сенсори переважають наявні на світовому ринку аналоги.

8. Створені сенсори діоксиду вуглецю гальванічного типу використані для розробки та виробництва газоаналізаторів типу «СМК» (ЗАТ «Украналит-Эко», м. Київ) для вимірювання концентрації діоксиду вуглецю в повітрі робочої зони підземних споруд, підвалів, сховищ та інших закритих приміщень.

Публікації автора:

1. Чвірук В. П. Поведінка титану в матричних і твердому протонному електролітах газових сенсорів для моніторингу повітряного середовища / В. П. Чвірук, А. І. Кушмирук, О. В. Лінючева, О. В. Косогін // Фізико-хімічна механіка матеріалів. – 2004. – № 4, Т. 1. – С. 283–288.

Здобувачу належить проведення досліджень поведінки титану в матричних електролітах, обробка результатів, участь у трактуванні результатів та написанні статті.

2. Чвирук В. П. Электрохимические сенсоры диоксида углерода / В. П. Чвирук, О. В. Линючева, А. В. Косогин // Вісник НТУ «ХПІ». – 2005. – № 16. – С. 158–161.

Здобувачу належить розробка та випробування електрохімічних сенсорів діоксиду вуглецю, обробка результатів та участь в написанні статті.

3. Чвірук В. П. Поведінка пористого титану в сенсорних системах у присутності кисню та озону / В. П. Чвірук, О. І. Букет, О. В. Косогін, О. В. Лінючева // Фізико-хімічна механіка матеріалів. – 2006. – № 5, Т. 2. – С. 461–466.

Здобувачу належить проведення досліджень по визначенню механізму окиснення титану в лужних матричних електролітах, обробка результатів, участь у трактуванні результатів та написанні статті.

4. Пат. 76072 Україна, МПК(2006) G 01 N 27/407. Електрохімічна комірка для визначення вмісту діоксиду вуглецю в повітрі / Чвірук В. П., Лінючева О. В., Косогін О. В. – №а200508959 ; заявл. 22.09.2005; опубл. 15.06.2006, Бюл. № 6.

Здобувачем запропоновано комірка електрохімічного сенсора, що включає робочий і допоміжний електроди, виготовлені з діоксиду мангану, нанесеного на порошок титану.

5. Пат. 13790 Україна, МПК(2006) G 01 N 27/00. Електрохімічна комірка амперометричного типу для визначення вмісту діоксиду вуглецю в повітрі / Лінючева О. В., Косогін О. В., Чвірук В. П.; заявник та володар патенту НТУУ «КПІ» – №u200510193 ; заявл. 28.10.2005; опубл. 17.04.2006, Бюл. №4.

Здобувачем запропоновано комірка електрохімічного газоаналізатору, що включає робочий електрод з дрібнодисперсного золота і допоміжний електрод, виготовлений з суміші срібла та його оксиду.

6. Чвирук В. П. О проблеме создания электрохимического сенсора диоксида углерода амперометрического типа / В. П. Чвирук, О. В. Линючева, А. В. Косогин // Хімія і сучасні хімічні технології : І Міжнародна науково-технічна конференція, 26–28 травня 2003 р. : тези доповідей. – Дніпропетровськ, 2003. – С. 75–76.

7. Чвирук В. П. Электрохимический сенсор для определения концентрации диоксида углерода в воздухе / В. П. Чвирук, О. В. Линючева, А. В. Косогин // Сенсорна електроніка та мікросистемні технології СЕМСТ-1 : Міжнародна науково-технічна конференція, 2–5 червня 2004 р. : тези доповідей. – Одеса, 2004. – С. 209.

8. Чвірук В. П. Електрохімічний сенсор діоксиду вуглецю / В. П. Чвірук, О. В. Лінючева, О.В. Косогін // Екологія. Людина. Суспільство : VІІ Міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 13–15 травня 2004 р. : тези доповідей. – Київ, 2004. – С. 195.

9. Chviruk V. The behaviour of titanium and titanium-based electrodes in solid protonic and matrix electrolytes of gas sensors / V. Chviruk, O. Linuycheva, O. Kosogin // 55th Annual Meeting ISE, 19–24 September 2004 : аbstracts. – Thessaloniki (Greece), 2004. – Р. 394.

10. Chviruk V. A galvanic-type electrochemical carbon dioxide sensor / V. Chviruk, O. Linuycheva, O. Kosogin // 55th Annual Meeting ISE, 19–24 September 2004 : аbstracts. – Thessaloniki (Greece), 2004. – Р. 395.

11. Чвирук В. Электрохимические сенсоры нового поколения системы НТУУ «КПИ» для экологического мониторинга воздушной среды / В. Чвирук, О. Линючева, А. Букет, А. Кушмирук, С. Нефедов, А. Косогин, В. Недашкoвский // Приладобудування 2006: стан і перспективи : V науково-технічна конференція, 25–26 квітня 2006 р. : тези доповідей. – Київ, 2006. – С. 24–25.

12. Косогін О. В. Сенсор діоксиду вуглецю гальванічного типу / О. В. Косогін, О. В. Лінючева, В. П. Чвірук // ІІ Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 26–28 квітня 2007 р. : тези доповідей. – Київ, 2007. – С. 199.

13. Chviruk V. P. Galvanic type sensor of carbon dioxide on the basis of manganese dioxide electrodes / V. P. Chviruk, O. V. Linuycheva, A. V. Kosogin // 58th Annual Meeting ISE, 9–14 September 2007 : аbstracts. – 2007. – Banff (Canada), 2007. – Reg.ID 070777.

14. Kushmiruk A. I. Manganese-dioxide electrodes for ammetric sensor of sulfur-containing gases / A. I. Kushmiruk, V. P. Chviruk, A. V. Kosogin, I. M. Romanytsia // 58th Annual Meeting ISE, 9–14 September 2007 : аbstracts. – 2007. – Banff (Canada), 2007. – Reg.ID 070782.

15. Косогін О. В. Поляризаційні характеристики пористого діоксидноманганового електроду / О. В. Косогін, О. В. Лінючева, В. П. Чвірук // І Міжнародна (ІІІ Всеукраїнська) науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 23–25 квітня 2008 р. : тези доповідей. – Київ, 2008. – С. 128.