[实用新型]一种水热体系中二氧化碳原位测量装置

说明书

本实用新型公开了一种水热体系中二氧化碳原位测量装置，包括测量系统、参考系统和传感器系统，其中传感器系统将测量腔体和参考腔体相互隔离开，其包括复合固体电解质、工作电极和参比电极，复合固体电解质被其外的工作电极和参比电极共同包裹于其中，工作电极置于测量系统中，一侧面与复合固体电解质紧密连接，另一侧面与设置在其外的电流收集网连接，电流收集网与工作电极引线一端连接；参比电极置于参考系统中，一侧面与复合固体电解质紧密连接，另一侧面与设置在其外的电流收集网连接，电流收集网与参比电极引线一端连接，本实用新型解决了现有技术不能在具有一定温度和压力的水热环境下进行二氧化碳含量测量的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种水热体系中二氧化碳原位测量装置，尤其涉及地学或环境领域的水热过程中二氧化碳含量的原位测量技术。

背景技术

CO₂是地质热液或其他很多水热体系的重要组分，主要来源于岩浆去气作用、岩浆的无机合成、有机质的热分解、细菌作用、超基性岩石蚀变以及物质氧化等。其含量（1）可用于热液流体来源、特征、循环途径以及与其他热液产物相互关系的研究；（2）对于推测热液流体所经历的深部过程，研究海底热液活动与全球气候变化的关系极为重要；（3）可以帮助人们理解热液活动与沉积环境、构造背景和岩浆活动三者的关系，进而了解地球深部信息和解密生命起源；（4）是推测岩浆供气情况以及流体-岩石相互作用程度的基础。由此不难看出，水热体系中CO₂含量在热液活动中具有举足轻重的作用，该参数的获得对于人们阐明成矿机制、认识特殊地质构造、推断地球深部演化和脱气机理、探索石油天然气的来源和运聚、评估深海沉积和全球环境变化过程等均具有重要的意义。

国际上检测CO₂气体的电化学传感器主要为电势（包括单一固体电解质型和复合固体电解质型）、电流（包括金属氧化物型和固体电解质型）和电容型传感器。然而，这几类传感器主要用于检测气体气氛中的二氧化碳含量，很少有关于检测水热体系中二氧化碳的报道。本实用新型针对这一需求研制了一种能对水热体系中二氧化碳进行原位测量的装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种水热体系中二氧化碳原位测量装置，以解决现有技术在使用时存在的不能在具有一定温度和压力的水热环境下进行二氧化碳含量测量的问题。

本实用新型的技术方案是：一种水热体系中二氧化碳原位测量装置，包括：

测量系统，具有测量腔体，在测量腔体上设有测量样品进口；

参考系统，具有参考腔体，在参考腔体上设有参考样品进口，其中，参考腔体与测量腔体相同；

传感器系统，设置在测量腔体和参考腔体之间以将测量腔体和参考腔体相互隔离开，其包括复合固体电解质、工作电极和参比电极，复合固体电解质被其外的工作电极和参比电极共同包裹于其中；其中，

工作电极置于测量系统中，一侧面与复合固体电解质紧密连接，另一侧面与设置在其外的电流收集网连接，电流收集网与工作电极引线一端连接，工作电极引线的另一端穿过测量腔体向外延伸；

参比电极置于参考系统中，一侧面与复合固体电解质紧密连接，另一侧面与设置在其外的电流收集网连接，电流收集网与参比电极引线一端连接，参比电极引线的另一端穿过参考腔体向外延伸。

所述复合固体电解质由氧离子导体固体电解质和锆离子导体固体电解质组成，二者在复合固体电解质的纵向方向上具有分层界面，其中锆离子导体固体电解质位于工作电极侧，其外侧与工作电极连接，氧离子导体固体电解质位于参比电极侧，其外侧与参比电极连接。

所述复合固体电解质为圆柱体，分层界面在其中心线处。

所述氧离子导体固体电解质材质为氧化锆，锆离子导体固体电解质材质为含锆磷酸盐。

所述测量腔体和参考腔体上均设有温压检测接口。