Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17. 03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2002.
Дисертація присвячена розробці електрохімічного сенсора гальванічного типу для визначення вмісту озону у повітрі робочої зони і населених місць та техногенних середовищах.
Створено електрохімічний дозатор озоноповітряної суміші. Досліджено механізм та кінетику адсорбції і розкладання озону на каталітично активних електродах у системі з твердим протонним електролітом. Показано, що розкладання озону перебігає за електрохімічним механізмом при участі спряжених реакцій його відновлення та окислення води. Вперше створено газодифузійний електрод на основі пористого титану без застосування дорогоцінних металів зі сталою функцією відгуку потенціалу від активності компонентів матричного електроліту на основі броміду літію, які утворюються під дією озону або діоксиду нітрогену. Вперше теоретично обгрунтовано і практично реалізовано сенсор озону гальванічного типу, заснований на відновленні брому на індикаторному електроді з титану та перебігу на допоміжному електроді анодної реакції з утворенням протонів. Проведена оптимізація сенсорів озону та діоксиду нітрогену. За часом відгуку, роздільною здатністю, діапазоном вимірювань, селективністю та терміном служби розроблені сенсори переважають відомі аналоги, що підтверджено польовими випробуваннями. Створені сенсори впроваджені у виробництво газоаналізаторів для моніторингу повітряного середовища робочої зони підприємств, медичних закладів та населених місць.
Досліджені перехідні процеси на свинцевому аноді в ортофосфатній кислоті в умовах утворення озону та визначені параметри електролізу, за яких досягається сталий вихід за струмом озону. Створено електрохімічний дозатор озоноповітряної суміші, який за діапазоном концентрації озону та допустимою похибкою її відтворення відповідає вимогам калібрування газоаналізаторів.
Досліджені механізм і кінетика адсорбції та розкладання озону на каталітично активних електродах у системі з твердим протонним електролітом та конструкційних матеріалах. Встановлено, що розкладання озону на каталітично активних електродах у безструмовому режимі перебігає за електрохімічним механізмом при участі спряжених реакцій окислення води та відновлення озону. Визначені конструкційні матеріали придатні для створення сенсорів озону.
Вперше створено газодифузійний електрод на основі пористого титану без застосування дорогоцінних металів зі сталою функцією відгуку потенціалу від активності компонентів матричного електроліту, які утворюються під дією озону або діоксиду нітрогену.
Досліджено механізм і кінетику відновлення озону на газодифузійних електродах у матричному електроліті на основі броміду літію. Встановлено, що в умовах абсорбційного граничного струму озону лімітуючою стадією процесу є дифузія протонів у плівці фонового електроліту газодифузійного електрода.
Вперше теоретично обгрунтовано і практично реалізовано сенсор озону гальванічного типу, дія якого заснована на відновленні брому на індикаторному електроді з титану та перебігу на допоміжному електроді анодної реакції з утворенням протонів. Цим процесам передує хімічна реакція утворення брому при взаємодії абсорбованого озону або діоксиду нітрогену з іонами броміду та протонами у плівці матричного електроліту газодифузійного електрода.
Проведена оптимізація сенсорів озону та діоксиду нітрогену. Встановлено, що кращі показники роздільної здатності, часу відгуку та ресурсу сенсора досягаються в матричному електроліті при рН 0.5 з добавками стабілізаторів рН розчину та використання у складі допоміжного електрода оксидів стибію і графіту.
Виготовлені сенсори озону і діоксиду нітрогену та визначені їх метрологічні характеристики. За часом відгуку, роздільною здатністю, діапазоном вимірювань, селективністю та терміном служби створені сенсори переважають відомі аналоги. Отримані результати підтверджені польовими випробовуваннями розроблених сенсорів фірмами приладобудівного профілю.
Створені сенсори озону і діоксиду нітрогену гальванічного типу впроваджені у виробництво стаціонарних та індивідуальних газоаналізаторів для моніторингу повітряного середовища робочої зони різноманітних підприємств, медичних закладів та населених місць.
Публікації автора:
Chviruk V.P.,Linyucheva O.V., Buket O.I. On the nature of transitim processes in ammetric gas sensor based on solid proton electrolytes // Electrochimica Acta. - 1997. - Vol. 42, № 20-22. - P. 3155-3165.
Чвірук В.П., Лінючева О.В., Кушмирук А.І., Нефедов С.В., Букет O.І., Заверач Є.М. Електрохімічні газові сенсори для моніторингу повітряного середовища // Вопросы химии и химической технологии. - 1999. - № 1. - С. 359-361.
Пат. 43422 Україна, МКИ G 01 N 27/28, 27/40, 27/413. Електрохімічна комірка для кількісного визначення кисневмісних окислювальних газів у повітрі / Чвірук В.П., Букет О.І., Лінючева О.В. (Україна). - № 98020868; Заявл. 18.02.1998; Опубл. 17.12.2002, Бюл. № 11.
Чвірук В.П., Лінючева О.В., Кушмирук А.І., Нефедов С.В., Букет О.І., Заверач Є.М. Уніфікована серія електрохімічних газових сенсорів нового покоління для моніторингу повітряного середовища // Винахідник і раціоналізатор. - 1998. - №4. - С. 14-17.
Chviruk V.P., Linyucheva O.V., Buket O.I. Electrochemical sensors and generators for determining ozone in the air // 46 th Meeting ISE, Extended Abstracts. - Xiamen (China). - 1995. - Vol. 1. - Р. 42.
Chviruk V.P., Linycheva O.V., Kuschmiruk A.I., Nefedov S.V., Buket O.I., Zaverach E.M. Electrochemical sensors and gas generators based on quasi-solid electrolytes // Eurosensors XI. The 11th European Conf. Solid-State Transducers, Abstracts. - 1997. – Warsaw (Poland). - Р. 394.
Букет О.І., Заверач Є.М. Уніфікована серія електрохімічних газових сенсорів токсичних та вибухонебезпечних газів // Збірка тез доп. учасн. ІІ-ї Всеукр. н.-практ. конф. студ., аспір. та мол. вчених "Екологія. Людина. Суспільство". - 1998. - Київ. - С. 24 - 25.
Chviruk V.P., Linycheva O.V., Kuschmiruk A.I., Nefedov S.V., Buket О.I., Zaverach E.M. Novel Electrochemical System and Sensors based on them // International Conf. “Sensors Springtime in Odessa”, Abstracts. - 1998. – Odessa (Ukraine). - Р. 215.
Чвирук В.П., Линючева О.В., Кушмирук А.И., Нефедов С.В., Заверач Е.М., Букет А.И. Унифицированная серия электрохимических газовых сенсоров для мониторинга воздушной среды // Тез. докл. Международного конгресса “Защита - 98”. - 1998. - Москва. - С. 9.
Chviruk V.P., Linycheva O.V., Kuschmiruk A.I., Nefedov S.V., Buket О.I., Zaverach E.M. Solid-state electrochemical system and sensors based on them // 50th Annuel Meeting ISE, Abstracts. - 1999. - Pavia (Italy) - Р. 1057.
Чвирук В.П., Линючева О.В., Кушмирук А.И., Нефедов С.В., Заверач Е.М., Букет А.И. Твердотельные электрохимические системы и сенсоры на их основе // Тез. докл. V Всеросс. конф. с участ. стран СНГ “Электрохимические методы анализа”. - 1999. - Москва. - С. 229-230.
Чвирук В.П., Линючева О.В., Кушмирук А.И., Нефедов С.В., Заверач Е.М., Букет А.И. Теория и практика твердотельных электрохимических газовых сенсоров // Тез. докл. V Всеросс. конф. с участ. стран СНГ “Электрохимические методы анализа”. - 1999. - Москва. - С. 227-229.
Chviruk V.P., Linycheva O.V., Kuschmiruk A.I., Nefedov S.V., Buket О.I., Zaverach E.M. The theory and application of solid-state electrochemical gas sensors for detecting impurities in air // 51th Annuel Meeting ISE, Abstracts. – 2000. – Warzsawa (Poland). - Р. 775.
Chviruk V.P., Linycheva O.V., Kuschmiruk A.I., Nefedov S.V., Buket О.I., Zaverach E.M. Solid-state electrochemical sensors for detecting of gas admixtures in air // 7th International Frumkin Symposium, Abstracts. - 2000. - Moscow (Russia). - Part II. - P. 648.
Букет О.І., Коваль І. В. Вихід за струмом озону на свинцевому аноді електрохімічного дозатора в ортофосфорній кислоті // Збірка тез доп. учасн. ІV-ї Всеукр. н.-практ. конф. студ., аспір. та мол. вчених "Екологія. Людина. Суспільство". - 2001. - Київ. - С. 112-113.
Buket O., Boriskin O., Fedoryschena O. Automatische Mesystem fr komplexer Dauerbeobachtung flssiger und gasfrmiger Medien der Industriell- und Kommunalbetriebe und der Umgebung um die Betriebe herum // 46. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium „Informationstechnologien in Transformationsmrkten“, Zusammenfassung. - 2001. - Ilmenau (Deutschland). - S. 63-66.
