CN105203603A - 定电位电解式气体传感器的老化装置以及老化方法 - Google Patents

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Abstract

一种定电位电解式气体传感器的老化装置、以及定电位电解式气体传感器的老化方法。实施方式的老化装置具备：操作测量部，进行在定电位电解式气体传感器设置的对电极及参比电极的至少任一个与在上述定电位电解式气体传感器设置的工作电极之间的电位的施加，以及进行在上述工作电极与上述对电极之间流动的电流的测量；以及控制部，求出在上述工作电极与上述对电极之间上述电流开始流动时的上述电位，控制上述操作测量部，以在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高的电位。

Description

定电位电解式气体传感器的老化装置以及老化方法
关联申请
本申请享受以日本专利申请2014-130345号(申请日：2014年6月25日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部的内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及定电位电解式气体传感器的老化(aging)装置、以及定电位电解式气体传感器的老化方法。
背景技术
在用于检测硫化氢、臭氧、一氧化碳、砷化氢等气体的气体传感器的一种中，有定电位电解式气体传感器。
定电位电解式气体传感器根据电化学反应，测量在工作电极与对电极之间流动的电解电流，将该电解电流值转换成测量对象的气体的浓度。
在此，在最初使用定电位电解式气体传感器的情况、或长时间没有使用定电位电解式气体传感器的情况等，可能产生输出的不均。
因此，到得到一定的输出灵敏度为止，进行在工作电极与对电极及参比电极的至少任一个之间施加电位的老化。
在这样的老化中，具有老化所需要的时间不均，或者到老化的完成为止需要较长时间的问题。
发明内容
实施方式的老化装置具备：操作测量部，进行在定电位电解式气体传感器上设置的对电极及参比电极的至少任一个与在上述定电位电解式气体传感器设置的工作电极之间的电位的施加，以及进行在上述工作电极与上述对电极之间流动的电流的测量；以及控制部，求出在上述工作电极与上述对电极之间上述电流开始流动时的上述电位，控制上述操作测量部，以在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高的电位。
附图说明
图1是用于例示本实施方式的老化装置1的示意图。
图2是用于例示参比电极104与工作电极102之间的电位同在工作电极102与对电极103之间流动的电流的关系的曲线图。
具体实施方式
实施方式的老化装置具备：操作测量部，进行在定电位电解式气体传感器上设置的对电极及参比电极的至少任一个与在上述定电位电解式气体传感器设置的工作电极之间的电位的施加，以及进行在上述工作电极与上述对电极之间流动的电流的测量；以及控制部，求出在上述工作电极与上述对电极之间上述电流开始流动时的上述电位，控制上述操作测量部，以在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高的电位。
以下，参照附图，并且关于实施方式进行例示。另外，各附图中，对相同的构成要素附加相同的符号并适当省略详细的说明。
图1是用于例示本实施方式的老化装置1的示意图。
如图1所示，老化装置1与定电位电解式气体传感器100电连接。
首先，关于定电位电解式气体传感器100进行例示。
在定电位电解式气体传感器100中，设置有容器101、工作电极102、对电极103、参比电极104，以及电解液105。
工作电极102、对电极103、以及参比电极104是电极。
容器101具有能够保持电解液105的密闭构造。
工作电极102设置于容器101的内部。
对电极103设置于容器101的内部。对电极103与工作电极102对置。
参比电极104设置于容器101的内部。参比电极104与工作电极102对置。
在这种情况下，参比电极104也可以设置于工作电极102与对电极103之间，也可以与对电极103并排而设置。
工作电极102、对电极103、以及参比电极104分别与老化装置1(操作测量部2)的端子电连接。
工作电极102、对电极103、以及参比电极104具备例如由氟树脂等构成的基材；以及在基材之上设置的由电极形成材料(例如，金等)构成的膜，该电极形成材料是适用于将被检气体氧化、还原的材料。
由电极形成材料构成的膜例如，能够使用溅射法等来形成。
另外，工作电极102、对电极103、以及参比电极104能够通过例如，将由电极形成材料构成的粉末与由氟树脂等构成的粉末混合后的粉末涂覆在基材之上，并进行烧结而形成。
电解液105以包含于由无纺布等构成的片构件中(sheet)的状态，设置于上述的电极彼此之间。
电解液105例如能够设为包含硫酸的溶液。
另外，在容器101中设置有用于将被检气体向容器101的内部导入的没有图示的通气路、用于将容器101的内部的气体向外部排出的没有图示的通气路、以及分别设置于通气路的没有图示的过滤器。
另外，过滤器能够设置成设有用于吸收对测量产生影响的干扰气体的吸收剂。
随后，关于定电位电解式气体传感器100的工作进行例示。
经由通气路向容器101的内部导入了的被检气体溶解于电解液105。在此，工作电极102相对参比电极104保持在一定的电位。因此，被检气体在工作电极102与电解液105的界面被电解，与被检气体的浓度对应的反应电流在工作电极102与对电极103之间流动。反应电流与被检气体的浓度的关系能够通过预先进行实验等求出。因此，能够通过测量反应电流来运算被检气体的浓度。
定电位电解式气体传感器100设成上面的方式来检测被检气体的浓度。
随后，关于本实施方式的老化装置1进行例示。
在老化装置1中，设置有操作测量部2、测量部3、以及控制部4。
操作测量部2分别与工作电极102、对电极103、以及参比电极104电连接。
操作测量部2进行对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间的电位的施加、以及在工作电极102与对电极103之间流动的电流的测量。
操作测量部2例如，进行控制以使参比电极104与工作电极102之间的电位变成一定，并测量在工作电极102与对电极103之间流动的电流，以及/或者进行控制以使在工作电极102与对电极103之间流动的电流变成一定，并测量参比电极104与工作电极102之间的电位。
操作测量部2例如可以是恒电位/恒电流仪等。
测量部3与操作测量部2电连接。
测量部3基于来自操作测量部2的输出，测量阻抗。
测量部3例如可以是频率响应分析仪等。
测量部3并非必须而可以根据需要进行设置。
控制部4与操作测量部2和测量部3电连接。
控制部4控制操作测量部2，进行定电位电解式气体传感器100的老化。
控制部4例如求出在工作电极102与对电极103之间电流开始流动时的电位，并控制操作测量部2，以在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比求出的电位高的电位。
在此，关于定电位电解式气体传感器100的老化进行例示。
在最初使用定电位电解式气体传感器100的情况下或长时间没有使用定电位电解式气体传感器100的情况下等，具有产生输出的不均的情况。
因此，到得到一定的输出灵敏度为止，进行在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加电位的老化。
在这样的老化中，具有老化所需要的时间不均，或者到老化的完成为止需要较长时间的情况。
图2是用于例示参比电极104与工作电极102之间的电位同在工作电极102与对电极103之间流动的电流的关系的曲线图。
另外，图2是工作电极102、对电极103、以及参比电极104分别由金构成，且电解液105包含8.7M(mol/L)的硫酸的情况。
在提高向参比电极104与工作电极102之间施加的电位时，在工作电极102与对电极103之间电流开始流动。
例如，如图2所示，在将向参比电极104与工作电极102之间施加的电位设为V0以上时，在工作电极102与对电极103之间电流开始流动。
在工作电极102与对电极103之间电流流动时，在工作电极102的表面形成化合物。例如，在工作电极102由金构成的情况下，在工作电极102的表面形成氢氧化金“Au(OH)n”。
在工作电极102的表面形成有化合物且表面状态变成一样时，能抑制输出的不均。即，若通过使电流在工作电极102与对电极103之间流动，在工作电极102的表面形成有化合物，则能够使老化结束。
可是，在电流的流动方式上存在个体差异。
例如，如图2所示，即使施加的电位为相同的V1，在定电位电解式气体传感器100a中电流值为Ia，在定电位电解式气体传感器100b中电流值为Ib。
因此，具有即使在相同的定电位电解式气体传感器中，也存在老化所需要的时间不均，或到老化的完成为止需要较长时间的情况。
本发明者们的研究结果判明了对电极103以及参比电极104的至少任一个的表面状态对老化产生较大的影响。
例如，根据定电位电解式气体传感器100在制作时的对电极103以及参比电极104的表面状态、通过使用定电位电解式气体传感器100而附着在对电极103以及参比电极104的表面上的附着物(例如，由被检气体的成分构成的附着物等)的量等，对于电流的流动方式产生个体差异。因此，老化所需要的时间不均，或到老化的完成为止需要较长的时间。
在这种情况下，若对电极103以及参比电极104的表面状态设成规定的范围，或去除附着在对电极103以及参比电极104的表面的附着物时，则能够实现老化所需要的时间的不均的抑制、老化的时间缩短。
然而，在设成这种方式时，所需要的劳动力、时间可能反而增加。
根据本发明者们得到的见解，在检测在工作电极102与对电极103之间电流开始流动时的电位，并在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比该电位高0.1V以上的电位时，能够实现老化所需要的时间的不均的抑制、老化的时间缩短。
随后，关于老化装置1的工作进行例示。
首先，控制部4控制操作测量部2，使在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加的电位变化，测量在工作电极102与对电极103之间流动的电流。
此时，测量部3基于来自操作测量部2的输出，测量工作电极102与对电极103之间的阻抗。
随后，控制部4基于来自操作测量部2的输出，求出在工作电极102与对电极103之间电流开始流动时的电位。
随后，控制部4控制操作测量部2，在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比求出的电位高的电位。
在这种情况下，控制部4控制操作测量部2，以在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比求出的电位高0.1V以上的电位。
随后，控制部4基于来自操作测量部2的输出，判断老化的结束时期。
控制部4例如，基于在工作电极102与对电极103之间流动的电流的值，判断老化的结束。
在这种情况下，控制部4例如在工作电极102与对电极103之间流动的电流的值超过规定的值，或在工作电极102与对电极103之间流动的电流的值稳定的情况下，能够判断为老化结束。
另外，成为基准的电流的值能够通过预先进行实验等来求出。
另外，控制部4例如能够从在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比求出的电位高的电位起经过规定的时间后，使老化结束。
另外，规定的时间能够通过预先进行实验等来求出。
如以上说明所示，本实施方式的定电位电解式气体传感器的老化方法能够具备下面的工序。
使在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加的电位变化，测量在工作电极102与对电极103之间流动的电流的工序。求出在工作电极102与对电极103之间电流开始流动时的电位的工序。
在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比求出的电位高的电位的工序。
在这种情况下，在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比求出的电位高的电位的工序中，能够在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比电流开始流动时的电位高0.1V以上的电位。
另外，还能够具备：在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加了比求出的电位高的电位后，基于在工作电极102与对电极103之间流动的电流的值，判断为老化结束的工序。
在这种情况下，例如，在工作电极102与对电极103之间流动的电流的值超过规定的值，或在工作电极102与对电极103之间流动的电流的值稳定的情况下，能够判断为老化结束。
另外，还能够在对电极103以及参比电极104的至少任一个与工作电极102之间施加比求出的电位高的电位起经过规定的时间后，使老化结束。
另外，各工序中的内容能够设成与上述相同所以省略详细的说明。
对本发明的某些实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并没有意图限定发明的范围。这些实施方式可以以其他各种方式进行实施，在不超出发明主旨的范围内，可进行各种省略、调换以及变更。这些实施方式及其变形包括在发明的范围和主旨内，同样，也包括在权利要求所记载的发明和与其等同的范围内。

Claims (20)

1.一种老化装置，具备：
操作测量部，进行在定电位电解式气体传感器中设置的对电极及参比电极的至少任一个与在上述定电位电解式气体传感器中设置的工作电极之间的电位的施加，以及进行在上述工作电极与上述对电极之间流动的电流的测量；以及
控制部，求出在上述工作电极与上述对电极之间上述电流开始流动时的上述电位，控制上述操作测量部，以便在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高的电位。
2.根据权利要求1记载的老化装置，
上述控制部控制上述操作测量部，以便在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高0.1V以上的电位。
3.根据权利要求1记载的老化装置，
上述控制部基于在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流的值，对老化的结束进行判断。
4.根据权利要求3记载的老化装置，
在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流的值超过了规定的值的情况下，上述控制部判断为上述老化结束。
5.根据权利要求3记载的老化装置，
在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流的值已稳定的情况下，上述控制部判断为上述老化结束。
6.根据权利要求1记载的老化装置，
在从施加比上述电流开始流动时的上述电位高的电位起经过规定的时间后，上述控制部判断为上述老化结束。
7.根据权利要求1记载的老化装置，
上述操作测量部进行控制，以使上述参比电极与上述工作电极之间的上述电位一定，并测量在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流。
8.根据权利要求1记载的老化装置，
上述操作测量部是恒电位/恒电流仪。
9.根据权利要求1记载的老化装置，
还具备测量部，该测量部基于来自上述操作测量部的输出，测量阻抗。
10.根据权利要求9记载的老化装置，
上述测量部是频率响应分析仪。
11.一种老化方法，具备：
使在定电位电解式气体传感器中设置的对电极及参比电极的至少任一个与在上述定电位电解式气体传感器中设置的工作电极之间施加的电位变化，测量在上述工作电极与上述对电极之间流动的电流的工序；
求出在上述工作电极与上述对电极之间上述电流开始流动时的上述电位的工序；以及
在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高的电位的工序。
12.根据权利要求11记载的老化方法，
在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高的电位的工序中，
在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加比上述电流开始流动时的上述电位高0.1V以上的电位。
13.根据权利要求11记载的老化方法，
还具备：在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加了上述高的电位后，基于在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流的值，对老化的结束进行判断的工序。
14.根据权利要求13记载的老化方法，
在上述对老化的结束进行判断的工序中，在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流的值超过了规定的值的情况下，判断为上述老化结束。
15.根据权利要求13记载的老化方法，
在上述对老化的结束进行判断的工序中，在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流的值已稳定的情况下，判断为上述老化结束。
16.根据权利要求11记载的老化方法，
在上述对老化的结束进行判断的工序中，从在上述对电极及上述参比电极的至少任一个与上述工作电极之间施加上述高的电位起经过规定的时间后，使上述老化结束。
17.根据权利要求11记载的老化方法，
对在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流进行测量的工序中，将上述参比电极与上述工作电极之间的上述电位设为一定，并测量在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流。
18.根据权利要求11记载的老化方法，
对在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流进行测量的工序中，使用恒电位/恒电流仪来进行上述电位的控制以及上述电流的测量。
19.根据权利要求11记载的老化方法，
还具备基于在上述工作电极与上述对电极之间流动的上述电流，测量阻抗的工序。
20.根据权利要求19记载的老化方法，
在上述测量阻抗的工序中，使用频率响应分析仪来测量上述阻抗。
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