固体电化学定硫传感器辅助电极的研究

According to theoretical analysis and thermodynamic calculation, the selection principle of sulphide and oxide used for auxiliary electrode, and the working principle of solid state electrochemical sulfur sensor will be studied in this application project. A new type auxiliary electrode will be prepared by using laser cladding method, and the preparation process of solid state electrochemical sulfur sensor and inflence factors will be investigated. The properties of the prepared solid state electrochemical sulfur sensor will be researched, and the relationship between the properties and the chemical content and microstructure will be established. Through the studies in this project, the working principle of the solid state electrochemical sulfur sensor with new type auxiliary electrode could be understood, the kids of sulphide and oxide used for auxiliary electrode and the best chemical compositions of the auxiliary electrode could be clearly defined, and the best preparation process of the solid state electrochemical sulfur sensor with new type auxiliary electrode prepared by using laser cladding method could be controlled. By the above reseach work, the solid state electrochemical sulfur sensor with excellent properties such as accurate measurement and stable quality could be supplied to metallurgic industry for measuring the sulfur content of molten steel directly.

通过理论分析和热力学计算，研究硫化物+氧化物辅助电极的选定原则和辅助电极型固体电化学定硫传感器的工作原理。利用激光熔覆法制备新型辅助电极，研究辅助电极型固体电化学定硫传感器的制备过程及影响因素。研究辅助电极型固体电化学定硫传感器的性能，建立其性能与辅助电极化学组成和微观组织结构间的关系。通过本项目的研究，掌握本项目新型辅助电极型固体电化学定硫传感器的工作原理，确定辅助电极的种类及最佳组成，明确利用激光熔覆法制备辅助电极型固体电化学定硫传感器的最佳工艺过程，为熔融金属直接快速定硫提供稳定可靠、测量精确度高的辅助电极型固体电化学定硫传感器。

随着钢铁冶金及相关行业的快速发展和技术进步，利用计算机控制算法优化钢铁冶炼过程，并对其实施动态实时控制已经成为目前钢铁冶金工业的发展趋势，对于提高钢铁冶炼过程的生产效率和钢铁产品质量具有重要意义。利用计算机优化并控制钢铁冶炼过程需要实时的动态过程参数，即，冶炼过程中熔融金属的温度和化学组成。如果能够实时获取这些过程参数，就可以优化并积极主动地控制冶炼过程。为此，需要开发各种对于熔融金属化学成分进行直接测量的传感器。由于目前国内尚无硫含量直接测量技术，因此，本项目在前期研究的基础上，采用辅助电极法开发定硫固体电解质研究。. 主要研究内容有：. （1）辅助电极型固体电解质的工作原理；. （2）辅助电极型固体电解质的制备方法和工艺参数；. （3）辅助电极型固体电解质的性能。. 通过研究获得的主要重要成果有：. （1）通过理论分析和热力学计算，明确了硫化物+氧化物辅助电极的选定原则和辅助电极型固体电化学定硫传感器的工作原理；. （2）利用激光熔覆法制备出了新型辅助电极，研究了辅助电极型固体电化学定硫传感器的制备过程及影响因素，考察了激光熔覆参数对辅助电极制备过程的影响；. （3）研究了辅助电极型固体电化学定硫传感器的性能，建立了其性能与辅助电极化学组成和微观组织结构间的关系。. 获得的关键数据有：. （1）MgS熔覆层与氧化锆固体电解质基体结合良好，MgS 粉体未完全分解和氧化，利用激光熔覆法可以制备ZrO2+MgS辅助电极；. （2）在1600℃时，硫分压大于10-4.95Pa时，MgS不发生分解；氧分压为10-55.78Pa时，硫分压大于10-46.36Pa，MgS不发生氧化。也就是说，在上述条件下，可以制备出ZrO2+MgS辅助电极。. 本项目的研究结果，对于掌握新型辅助电极型固体电化学定硫传感器的工作原理，明确利用激光熔覆法制备辅助电极型固体电化学定硫传感器的最佳工艺过程具有重要意义。同时，也为熔融金属直接快速定硫固体电化学定硫传感器的产业化提供了坚实的理论基础。