Elektrochemische Messung der Sauerstoffaktivität in Glasschmelzen

Abstract

Zur reproduzierbaren Einstellung des Oxidationszustandes von Glasschmelzen sowie der Eigenschaften der fertigen Glasprodukte erhebt sich die meßtechnische Forderung nach einer kontinuierlichen Überwachung und Regelung der Sauerstoffaktivität der Glasschmelze. Es wird eine Sondenanordnung zur elektrochemischen Messung der Sauerstoffaktivität in Glasschmelzen vorgestellt. Die neu entwickelte Sonde zeichnet sich durch das „Nachführprinzip" aus, so daß bei 1400 °C in Kalk-Natronsilicatgläsern Standzeiten in der Größenordnung von Wochen erzielt werden können. Die Sonde besteht aus einer nachführbaren Bezugselektrode, die aus einem Al2O3-ZrO2-Verbund aufgebaut ist und die die Glasschmelze oberflächlich berührt, und einer Pt-Meßelektrode, die großflächig ausgebildet ist und in die Glasschmelze eingetaucht wird. Es wird die Funktionstüchtigkeit der Sonde bei Einsatz in einer Kalk-Natronsilicat-Modellglasschmelze (74 SiO2, 16 Na2O, 10 CaO (Stoffmengengehalt in %)) gegenüber Atmosphären- und Temperaturwechsel geprüft, wobei insbesondere der Einfluß der Meßelektrodengröße und der Relativbewegung zwischen Meßelektrode und Glasschmelze auf die Meßgenauigkeit der Zellspannung untersucht wird. Ferner wird der Einfluß polyvalenter Elemente, die dem Modellglas zugesetzt werden, auf die Änderung der Sauerstoff aktivität bei Temperaturwechseln untersucht. Es zeigt sich, daß Ceroxid den geringsten, Arsenoxid dagegen den größten Einfluß auf den Temperaturkoeffizienten der Zellspannung besitzt. Die untersuchte Temperaturabhängigkeit der Zellspannung ermöglicht die Bestimmung der Reaktionsenthalpien polyvalenter Ionen im Kalk-Natronsilicat-Modellglas.