Electrochemical measurement of oxygen activity in Iead glass by means of a stabilized ZrO2 sensor : Part 1. Qualitative aspect

Abstract

A zirconia-based electrochemical cell has been developed to measure the oxygen potential in glass with respect to the following parameters: time, temperature, composition of the glass and the nature of the redox system. After melting the raw materials, the glass is very oxidized and the electromotive force grows up to a maximum before diminishing to a level of equilibrium with the surrounding atmosphere. Two opposing kinetically different systems exist: the appearance of oxygen through shifting of the redox equilibrium to the reduced state, and the disappearance of oxygen so as to come back to equilibrium with the surrounding atmosphere. The amplitude of the electromotive force variation with the temperature is based on the constitution of the glass as well as of the redox system. Es wurde eine auf Zirkoniumoxid basierende elektrochemische Zelle zur Messung des Sauerstoffpotentials in Glas in Abhängigkeit von Zeit, Temperatur, Glaszusammensetzung und Art des Redoxsystems entwickelt. Nach dem Aufschmelzen der Rohstoffe ist die Glasschmelze stark oxidierend, und die elektromotorische Kraft erreicht einen maximalen Wert, bevor sie auf den Gleichgewichtswert mit der Umgebungsatmosphäre abfällt. Es treten zwei kinetisch unterschiedliche, entgegengesetzt wirkende Reaktionen auf: Infolge der Verschiebung des Redoxgleichgewichtes in den reduzierenden Bereich wird Sauerstoff frei; im Gegensatz dazu wird Sauerstoff wegen des sich einstellenden Redoxgleichgewichtes mit der Umgebungsatmosphäre wieder gebunden. Die Amplitude der Veränderung der elektromotorischen Kraft als Funktion der Temperatur hängt sowohl von der Grundgiaszusammensetzung als auch vom Redoxsystem ab.