JP2001033425A - Hydrogen gas sensor - Google Patents

Hydrogen gas sensor

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JP2001033425A
JP2001033425A JP11204144A JP20414499A JP2001033425A JP 2001033425 A JP2001033425 A JP 2001033425A JP 11204144 A JP11204144 A JP 11204144A JP 20414499 A JP20414499 A JP 20414499A JP 2001033425 A JP2001033425 A JP 2001033425A
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JP
Japan
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hydrogen
porous body
solid electrolyte
hydrogen gas
gas sensor
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JP11204144A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Maki
正雄 牧
Katsuhiko Uno
克彦 宇野
Takashi Niwa
孝 丹羽
Kunihiro Tsuruta
邦弘 鶴田
Takahiro Umeda
孝裕 梅田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure the durability of platinum electrodes by providing a hydrogen oxidizing catalyst to the region, where gas to be inspected flows in one platinum electrode dominantly, being a part of the ceramic porous member with a specific pore size or less provided in close contact with platinum electrodes. SOLUTION: A heating means 1, an oxygen ion conductive solid electrolyte 2 and a pair of the platinum electrodes 3 on the same plane as the solid electrolyte 2 are provided and a ceramic porous member 4 with a mean pore size of about 100 Åis arranged in close contact with the platinum electrodes 4. Further, a hydrogen oxidizing catalyst 5 is provided to the region, where gas to be inspected flows in one platinum electrode 3 dominantly, being a part of the ceramic porous member 4. The porous ceramic member is held to a temp. of about 400-500 deg.C necessary for driving the solid electrolyte 2 by the heating means 1. When hydrogen-containing air comes into contact with the ceramic porous member, hydrogen passed through the hydrogen oxidizing catalyst 5 of one platinum electrode 3 is oxidized and oxygen adsorbed by hydrogen in air is reduced by the other platinum electrode 3 and the electromotive force caused by the oxygen concn. difference between the platinum electrodes 3 is generated and the concn. of hydrogen gas can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスを検出す
るための水素ガスセンサに関し、とくに耐久性の面で優
れた特性を備えた水素ガスセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen gas sensor for detecting hydrogen gas, and more particularly to a hydrogen gas sensor having excellent characteristics in terms of durability.

【0002】[0002]

【従来の技術】水素ガスは、21世紀には最も重要なエ
ネルギーになると予想されている。しかし、水素ガス
は、漏洩すると爆発事故を起こす可能性があり、水素ガ
スの漏洩を高感度に検知する安定した水素ガスセンサが
求められている。
2. Description of the Related Art Hydrogen gas is expected to become the most important energy in the 21st century. However, if hydrogen gas leaks, there is a possibility of causing an explosion accident, and a stable hydrogen gas sensor that detects the leak of hydrogen gas with high sensitivity is required.

【0003】水素は無色、無味、無臭の気体で、比重が
0.09g/cm3と最軽量である。水素自体の有害性・毒
性情報はないが、漏洩すると空気中の酸素濃度を減少さ
せ酸欠を引き起こす。また、水素の発火点は、572℃
であるが、空気中での拡散速度は、メタンの約3倍、燃
焼速度は、メタンの約7倍と早く、空気中の濃度が4%
を越えると火災や爆発の危険性が生じ、4〜74.5Wt
%と広い濃度範囲に渡り火災や爆発の危険性を持つ。ま
た燃焼時の炎は、無色に近く、明るい場所では特に目で
見にくいと言われている。
[0003] Hydrogen is a colorless, tasteless and odorless gas, and has a specific gravity of 0.09 g / cm 3 and is the lightest. There is no information on the harmfulness and toxicity of hydrogen itself, but if leaked, the concentration of oxygen in the air would be reduced, causing oxygen deficiency. The ignition point of hydrogen is 572 ° C.
However, the diffusion rate in air is about 3 times faster than that of methane, the burning rate is about 7 times faster than that of methane, and the concentration in air is 4%.
Exceeds the risk of fire and explosion, 4 to 74.5 Wt
Risk of fire and explosion over a wide range of concentrations. It is also said that the flame when burning is almost colorless and is difficult to see especially in bright places.

【0004】水素については、今後、燃料電池用とし
て、自動車用さらに家庭用発電機(コジェネレーショ
ン)用等として応用が広がるにつれ、万一のガス洩れの
リスクに対応するため、高信頼性かつ高感度の水素ガス
センサが要望されている。
[0004] As hydrogen is applied to fuel cells, automobiles, and household generators (cogeneration) in the future, it is highly reliable and highly reliable in order to cope with the risk of gas leakage. There is a need for a sensitive hydrogen gas sensor.

【0005】従来から提案されている水素ガスセンサと
しては、化学センサと物理センサに区分すると専ら化学
センサがその実用対象として検討されて来た。この種の
化学センサの代表としては、貴金属などの微量の金属元
素を添加して増感したN型半導体酸化物、例えば酸化ス
ズなどの焼結体を用いて、これらの半導体酸化物が可燃
性ガスと接触した際に電気電導度が変化する特性を利用
してガスを検知する方式(半導体式ガスセンサ)、20μ
m程度の白金の細線にアルミナを添着し、貴金属を担持
したものと担持しないものとの一対の比較素子を用いて
一定温度に加熱し、可燃性ガスがこの素子に接触して触
媒酸化反応を行った際の発熱差を検出する方式(接触燃
焼式ガスセンサ)などが知られている。
[0005] As the conventionally proposed hydrogen gas sensors, if they are classified into chemical sensors and physical sensors, only chemical sensors have been studied as practical objects. As a representative of this type of chemical sensor, an N-type semiconductor oxide sensitized by adding a trace amount of a metal element such as a noble metal, for example, a sintered body such as tin oxide is used to make these semiconductor oxides flammable. Gas detection method (semiconductor gas sensor) that utilizes the property that electrical conductivity changes when it comes in contact with gas, 20μ
Alumina is attached to a thin platinum wire of about m and heated to a certain temperature using a pair of comparison elements, one carrying a noble metal and the other carrying noble metal, and the combustible gas comes into contact with this element to carry out the catalytic oxidation reaction. There is known a method of detecting a difference in heat generated at the time of the operation (contact combustion type gas sensor).

【0006】例えば大森豊明監修:「センサ実用事
典」:フジ・テクノシステム[第14章ガスセンサの基
礎(春田正毅担当)、P112−130(1986)参
照]。
For example, supervised by Toyoaki Omori: “Sensor Practical Encyclopedia”: Fuji Techno System [Refer to Chapter 14, Basics of Gas Sensors (in charge of Masatake Haruta), pp. 112-130 (1986)].

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来から水素ガスセン
サの最大の課題は、それが安全性に関わる決定的なセン
サであるにも拘わらず、フェールセーフのシステムを構
築することができず、どうしてもフェールアウトの検出
システムになってしまうことである。すなわち、センサ
の特性劣化は、センサ出力が低下する側で、肝心なとき
にセンサが出力を出せないという懸念を有している。こ
れは、具体的には、センサとしての信号が水素ガスを検
出しないときにはゼロとなり、水素ガスの検出により信
号を出力する特性を基本的に備えているため、センサの
劣化によりこの出力信号が低下してしまうことに要因が
ある。しかし、これは、本質的な特性であるため、避け
がたい課題である。
The biggest problem with a hydrogen gas sensor has been that it is impossible to construct a fail-safe system in spite of the fact that it is a decisive sensor relating to safety. It is an out detection system. That is, there is a concern that the sensor characteristic cannot be output when the sensor output is reduced and the sensor output is reduced. Specifically, when the signal as the sensor does not detect hydrogen gas, it is zero, and since the sensor basically has a characteristic of outputting a signal by detecting hydrogen gas, the output signal is reduced due to deterioration of the sensor. There is a factor in doing so. However, this is an unavoidable task because it is an essential property.

【0008】とくに、燃料電池応用システム機器に水素
ガスセンサを搭載して水素ガス漏洩の検出の目的に用い
る場合、水素ガス漏洩の危険性が増加するのは、燃料電
池応用システム機器をかなり使い込んだ後の状態の場合
の方が多いが、そのときには水素ガスセンサの劣化が進
行している可能性があり、水素ガスセンサの劣化により
出力信号が低下すると水素ガス漏洩があっても、肝心な
時に、検出機能が役に立たなくなるリスクがある。
In particular, when a hydrogen gas sensor is mounted on a fuel cell applied system device and used for the purpose of detecting hydrogen gas leakage, the danger of hydrogen gas leakage increases only after the fuel cell applied system device has been considerably used. In many cases, the hydrogen gas sensor may be deteriorating at that time.If the output signal decreases due to the deterioration of the hydrogen gas sensor, even if there is hydrogen gas leakage, the detection Risk of becoming useless.

【0009】これは、水素ガスセンサの出力が低下、す
なわち劣化するのは、水素ガスセンサの中心的な機能を
担う電極や触媒が反応の進行とともに経時的に劣化する
ことによるものであり、この劣化は、検出ガス中に共存
する炭化水素などの還元性ガスで触媒が還元されたり、
電極表面にシリコーン化合物または、硫黄系化合物など
が強く吸着したりして、水素の検出反応が阻害されるこ
とによる。これらの化学センサ方式の水素ガスセンサで
は、センサ機能の中心を担う電極または触媒などに貴金
属を用いる場合が多いが、これらの貴金属は、硫黄系化
合物やシリコーン系化合物に弱くて劣化し易く、耐久性
の確保が非常に困難になるという問題点があった。
The reason why the output of the hydrogen gas sensor is reduced, that is, deteriorated, is that the electrode and the catalyst, which are responsible for the central function of the hydrogen gas sensor, deteriorate with time as the reaction progresses. , The catalyst is reduced by reducing gas such as hydrocarbons coexisting in the detection gas,
This is because a silicon compound or a sulfur-based compound is strongly adsorbed on the electrode surface, thereby hindering the hydrogen detection reaction. In these chemical sensor-type hydrogen gas sensors, noble metals are often used for electrodes or catalysts that play a central role in the sensor function, but these noble metals are weak to sulfur-based compounds and silicone-based compounds and are susceptible to deterioration, and are durable. There is a problem that it becomes very difficult to secure the information.

【0010】本発明の水素ガスセンサは、固体電解質式
を用いる。固体電解質式については、一部の例外を除い
て一般的には、イットリア安定化ジルコニアなどの酸素
イオン導電性固体電解質などの場合において、固体電解
質を駆動動作させるための必要な温度を確保するための
熱源が必要になる。固体電解質式水素ガスセンサは、従
来ほとんど知られていないが、類似の動作挙動を備えた
一酸化炭素センサの場合と極めて近似した動作を示す。
その動作原理は、固体電解質の表面上に形成した一対の
白金電極の片方を多孔質な水素酸化触媒層で被覆した構
成を持たせる。
The hydrogen gas sensor of the present invention uses a solid electrolyte type. For the solid electrolyte type, generally with a few exceptions, in the case of an oxygen ion conductive solid electrolyte such as yttria-stabilized zirconia, etc., in order to secure a necessary temperature for driving the solid electrolyte. Heat source is required. The solid electrolyte type hydrogen gas sensor, which is hardly known in the past, exhibits an operation very similar to that of a carbon monoxide sensor having a similar operation behavior.
The operating principle is such that one of a pair of platinum electrodes formed on the surface of the solid electrolyte is covered with a porous hydrogen oxidation catalyst layer.

【0011】これにより、被覆した電極側が照合電極
で、被覆されない裸の電極側が水素の検出電極になり、
空気中に水素ガスが存在する場合には、両電極間に水素
濃度に関係した起電力出力が得られることを用いて水素
を検出するものである。水素酸化触媒層側の白金電極と
裸の白金電極との間で一種の酸素濃淡電池ができること
によるもので、水素酸化触媒層側の電極すなわち照合電
極側では、空気中の酸素は、そのまま到達するが水素は
到達できない状態のため高酸素吸着状態にあるのに対し
て、裸側すなわち検出側の電極では、酸素も水素も電極
面に到達し、この水素が酸素を還元し電極面では低酸素
吸着状態となる。両者の電極の間に酸素濃淡電池が形成
され、起電力出力が現れることを利用するものである。
Thus, the coated electrode side is a reference electrode, and the uncoated bare electrode side is a hydrogen detection electrode.
When hydrogen gas is present in the air, hydrogen is detected by using an electromotive force output related to the hydrogen concentration obtained between the two electrodes. This is due to the fact that a kind of oxygen concentration cell is formed between the platinum electrode on the hydrogen oxidation catalyst layer side and the bare platinum electrode, and the oxygen in the air reaches the electrode on the hydrogen oxidation catalyst layer side, that is, the reference electrode side as it is. Is in a state of high oxygen adsorption because hydrogen cannot be reached, whereas on the bare side, that is, on the detection side electrode, both oxygen and hydrogen reach the electrode surface, this hydrogen reduces oxygen, and low oxygen on the electrode surface It becomes an adsorption state. This utilizes the fact that an oxygen concentration cell is formed between both electrodes and an electromotive force output appears.

【0012】しかし、白金電極に対し、水素よりも、さ
らに吸着性の強いガス、例えば、亜硫酸ガスを含有する
空気と接触した場合、多孔質な水素酸化触媒層の拡散抵
抗または吸着トラップなどにより、両者の白金電極に到
達する亜硫酸ガスのレベルが異なるため、最初は、裸の
電極側から吸着が始まることにより、まずセンサ出力は
増加するが、しばらくすると多孔質水素酸化触媒側の電
極にも、亜硫酸ガスが到達することにより、センサ出力
は徐々に低下し、そのうちに出力が得られなくなる。亜
硫酸ガスは、大気ガス中に微量含まれており、燃料電池
の燃料の種類によりその濃度水準は異なるが、水素ガス
センサ寿命に悪影響を及ぼす。
However, when the platinum electrode is brought into contact with a gas having a higher adsorptivity than hydrogen, for example, air containing sulfurous acid gas, the diffusion resistance of the porous hydrogen oxidation catalyst layer or the adsorption trap causes Since the levels of sulfur dioxide reaching the two platinum electrodes are different, the sensor output first increases as the adsorption starts from the bare electrode side, but after a while, the electrode on the porous hydrogen oxidation catalyst side also As the sulfurous acid gas arrives, the sensor output gradually decreases, and no output is eventually obtained. Sulfurous acid gas is contained in a trace amount in the atmospheric gas, and its concentration level varies depending on the type of fuel of the fuel cell, but has a bad influence on the life of the hydrogen gas sensor.

【0013】さらに一般の生活環境においても、各種化
粧品やワックスや整髪料などの家庭用品にシリコーン化
合物が含まれ、このシリコーン化合物が電極面に到達し
た場合も電極に強く吸着し、亜硫酸ガスと同様の劣化を
引き起こす。固体電解質式を例に化学センサの劣化挙動
を説明したが、その動作温度が固体電解質式よりも低く
なる半導体式や、接触燃焼式においては、シリコーン化
合物などの被毒劣化の影響は、より深刻なものとなる。
固体電解質式は動作温度が300〜450℃程度である
のに対して、接触燃焼式で200〜300℃、半導体式
で100〜200℃程度になる。
Further, even in a general living environment, various cosmetics, household products such as waxes and hair styling products contain a silicone compound, and when the silicone compound reaches the electrode surface, it is strongly adsorbed to the electrode and, like the sulfurous acid gas, Causes deterioration. The degradation behavior of chemical sensors has been described using the solid electrolyte type as an example.However, in the semiconductor type where the operating temperature is lower than that of the solid electrolyte type, and in the catalytic combustion type, the effect of poisoning deterioration of silicone compounds etc. is more serious. It becomes something.
The operating temperature of the solid electrolyte type is about 300 to 450 ° C., whereas that of the catalytic combustion type is about 200 to 300 ° C. and that of the semiconductor type is about 100 to 200 ° C.

【0014】さらに、先に記載したように本質的にセン
サシステムがフェールセーフでないため、これを高い信
頼性で実用化できるようにするためには、極めて耐久性
において信頼度が高いセンサが求められるが、現在、思
想的レベルにおいても耐久性の保証まできちんと確立で
きたセンサシステムは実現されていないという問題点も
あった。
Further, as described above, since the sensor system is not essentially fail-safe, a highly reliable sensor having extremely high durability is required in order to be able to use the sensor system with high reliability. However, there has been a problem that a sensor system that has been properly established at the ideological level without guaranteeing durability has not been realized.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のガスセンサは、加熱手段および酸素イオ
ン導電性固体電解質および酸素イオン導電性固体電解質
の同一面上に形成した一対の白金電極を備え、前記白金
電極に密着して平均細孔径が100Å以下のセラミック
多孔体を配し、さらに多孔体の一部の領域で片方の白金
電極に被検出ガスが支配的に流入する領域に水素酸化触
媒を備えた構成を持つ。
In order to solve the above-mentioned problems, a gas sensor according to the present invention comprises a heating means, an oxygen ion conductive solid electrolyte, and a pair of platinum ions formed on the same surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte. An electrode is provided, and a ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less is disposed in close contact with the platinum electrode, and further in a part of the porous body, a region where the gas to be detected flows into one platinum electrode dominantly. It has a configuration equipped with a hydrogen oxidation catalyst.

【0016】本構成により、平均細孔径が100Å以下
の一対のセラミック多孔体を通して、電極を劣化させる
亜硫酸ガス等の悪影響ガスの流入を規制できることおよ
び電極に亜硫酸ガスなどが一部流入したとしても、一対
の電極でほぼ同様の劣化の進行が生じることでゼロ点の
バランスを変化させることが極めて少なく、長時間安定
したガスセンサとしての動作が可能になる。平均細孔径
が100Å以下のセラミック多孔体は、その平均細孔径
のサイズにより、異なるガスの透過特性を有する。平均
細孔径が100Å以下から10Åまで範囲にある場合
は、透過速度がガスの分子量の平方根に逆比例する特性
すなわちクヌッセン拡散の特性を示す。亜硫酸ガスさら
には、低分子のシリコーン化合物などの分子量の大きな
ガスの透過を抑制する。さらに平均細孔径を10Å以下
に制御した多孔体においては、ガス分子は、分子篩型ま
たは表面拡散型の透過性を示し、ガス分子のサイズによ
り流入が規制される特性または、ガス分子と細孔内壁と
の親和性により多孔体内部への拡散性が決定される特性
を持つ。とくに、シリカもしくはジルコニアの一種以上
を含む皮膜にて平均細孔径を10Å以下に制御した多孔
体では、細孔壁が強い疎水性を持つため、10Å以下の
親水性細孔壁の場合に細孔内で毛管凝縮を起こし細孔を
閉塞してしまう懸念をもつ水蒸気の細孔内での拡散を阻
害し水蒸気の凝縮を防止できる。また同様に親水的な二
酸化硫黄の表面拡散性も阻害し、亜硫酸ガスの流入をブ
ロックできる。上記により、水素ガスセンサの動作上、
最も重要な電極への被毒影響を軽減および均等化するこ
とができる。
With this configuration, it is possible to regulate the inflow of an adverse gas such as sulfurous acid gas that deteriorates the electrode through a pair of ceramic porous bodies having an average pore diameter of 100 ° or less, and even if sulfurous acid gas or the like partially flows into the electrode, Since a similar progression of deterioration occurs between the pair of electrodes, the balance of the zero point is hardly changed, so that the gas sensor can operate stably for a long time. A ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less has different gas permeation characteristics depending on the size of the average pore diameter. When the average pore diameter is in the range from 100 ° or less to 10 °, the property that the permeation rate is inversely proportional to the square root of the molecular weight of the gas, that is, the property of Knudsen diffusion is exhibited. Permeation of sulfur dioxide gas and gas of high molecular weight such as low molecular silicone compound is suppressed. Further, in a porous body whose average pore diameter is controlled to 10 ° or less, gas molecules exhibit molecular sieve type or surface diffusion type permeability, and the inflow is regulated by the size of the gas molecules, or the gas molecules and the inner wall of the pores. It has the property that the diffusivity into the porous body is determined by its affinity with Particularly, in the case of a porous body in which the average pore diameter is controlled to 10 ° or less by a film containing at least one of silica and zirconia, the pore wall has strong hydrophobicity. It is possible to inhibit the diffusion of water vapor in the pores, which may cause capillary condensation inside the pores and block the pores, thereby preventing water vapor condensation. Similarly, it also inhibits the hydrophilic surface diffusion of sulfur dioxide and can block the inflow of sulfurous acid gas. By the above, in the operation of the hydrogen gas sensor,
The poisoning effect on the most important electrodes can be reduced and equalized.

【0017】また、セラミック多孔体が電極と密着した
構成にあるため平均細孔径が100Å以下から10Åま
で範囲にある場合で先の記載のように亜硫酸ガスの流入
が規制される効果で劣化に至る時間が延長されるのみな
らず、平均細孔径が例えば50Åであった場合でも、全
体の細孔の中に10Å以下の細孔径の部分も含んでお
り、その部分では、完全に亜硫酸ガスをブロックできる
効果をもつため、一部の大きな細孔を持つ電極は、亜硫
酸ガスにより劣化したとしても、一部の小さな細孔の電
極は、完全に生き残り、センサの特性を継続的に発揮す
ることができる。一対のセラミックは、同一のプロセス
で製作すれば、近似した細孔特性をもつため、上記の効
果が可能になる。
In addition, since the ceramic porous body is in close contact with the electrode, when the average pore diameter is in the range of 100 ° or less to 10 °, deterioration occurs due to the effect of restricting the inflow of sulfurous acid gas as described above. Not only is the time extended, but even when the average pore diameter is, for example, 50 °, the entire pores include a portion having a pore size of 10 ° or less, and in that portion, the sulfur dioxide gas is completely blocked. As a result, some electrodes with large pores can survive completely and even if they are deteriorated by sulfur dioxide, some electrodes with small pores can survive completely and continuously exhibit sensor characteristics. it can. If a pair of ceramics are manufactured by the same process, they have similar pore characteristics, so that the above-described effects can be achieved.

【0018】セラミックの多孔体基材について以下に説
明する。セラミックの多孔体基材は、焼結法により作成
される多孔性セラミックの細孔をコーティング処理し
て、適切な細孔特性に制御処理して用いる。セラミック
の多孔体基材は、代表的な酸素イオン導電体であるイッ
トリア安定化ジルコニア固体電解質と密着させた構成を
とるためセンサ素子の耐熱衝撃性の観点から、ジルコニ
アと熱膨張係数が近いアルミナもしくはジルコニアを用
いるのが望ましい。
The ceramic porous substrate will be described below. The ceramic porous substrate is used by coating the pores of a porous ceramic prepared by a sintering method and controlling the pores to have appropriate pore characteristics. The ceramic porous substrate has a configuration in which it is in close contact with a typical oxygen ion conductor, a yttria-stabilized zirconia solid electrolyte.From the viewpoint of thermal shock resistance of the sensor element, alumina or a thermal expansion coefficient close to zirconia is used. It is desirable to use zirconia.

【0019】多孔性セラミックは、セラミックフィルタ
ーとして各種用途に利用されおり、例えば、ビールの酵
母の分離などに利用されていることはよく知られてい
る。その孔径は0.1μmから数μm程度であるが、この
ままでは、ガスの選択透過性は得られないので、その細
孔を埋めて細孔径を制御する必要がある。
It is well known that porous ceramics are used for various applications as ceramic filters, for example, for separating yeast from beer. Although the pore diameter is about 0.1 μm to several μm, it is not possible to obtain gas selective permeability in this state, and it is necessary to fill the pores and control the pore diameter.

【0020】細孔径の制御方法としては、細孔表面上に
ゾル−ゲル皮膜を形成して行う方法。または、熱分解に
より細孔内に皮膜を形成して細孔を制御するCVD法な
どが知られており、本発明の多孔体の細孔制御方法とし
ては、これまで知られている各種皮膜形成法が適用可能
である。ゾル−ゲル皮膜を形成して行う方法または熱分
解により細孔内に皮膜を形成して細孔を制御するCVD
法のいずれの方法を選択しても、同じ方法で同じ管理条
件で細孔制御したセラミック多孔体は近似した細孔特性
をもつため、これを組み合わせて用いることににより、
近似した細孔特性の一対のセラミックを得ることができ
る。
The method for controlling the pore diameter is to form a sol-gel film on the surface of the pores. Alternatively, a CVD method or the like for controlling the pores by forming a film in the pores by thermal decomposition is known. As the pore controlling method of the porous body of the present invention, various known film forming methods are known. The law is applicable. CVD in which a sol-gel film is formed or a film is formed in the pores by thermal decomposition to control the pores
Regardless of which method is selected, the ceramic porous body whose pores are controlled in the same manner and under the same control conditions has similar pore characteristics, so by using these in combination,
A pair of ceramics with similar pore properties can be obtained.

【0021】水素ガスセンサ素子の駆動に必要な熱源と
しては、ガスセンサが備える加熱手段により達成される
ようにし、必要に応じて、サーミスタ、熱電対などの温
度検知手段を併用して温度制御を実施する。加熱手段と
しては、電熱線、抵抗ヒータ膜など各種手段が適用で
き、抵抗ヒータ膜に用いる材料としては、白金など貴金
属系のものが耐久性の点では望ましく、また電熱線を用
いる場合には、鉄−クロム系、ニッケル-クロム系のも
のが用いることができる。また、このヒータの抵抗ー温
度特性を利用して、センサ素子の温度制御を実施しても
良い。
The heat source required for driving the hydrogen gas sensor element is achieved by heating means provided in the gas sensor, and if necessary, temperature control is performed by using temperature detecting means such as a thermistor and a thermocouple. . As the heating means, various means such as a heating wire and a resistance heater film can be applied.As a material used for the resistance heater film, a noble metal-based material such as platinum is desirable in terms of durability, and when a heating wire is used, Iron-chromium type and nickel-chromium type can be used. Further, the temperature control of the sensor element may be performed using the resistance-temperature characteristics of the heater.

【0022】本発明の水素ガスセンサの動作について、
以下に説明する。すなわち、一般大気中に燃焼電池のシ
ステム系から漏洩してくるガスは、片側の白金電極側す
なわち照合電極側では、水素酸化触媒を含有する多孔体
層で水素は酸化されるので、セラミック多孔体を経由し
てその流入量は規制されるが、照合電極面へは、水素を
含有しない空気が到達する。他方の検出電極側では、同
様にその量は規制されるが、水素を含有した空気が到達
する。照合電極側での酸素濃度が高酸素濃度のままであ
るのに対し、検出電極側では、水素は酸素を還元し低酸
素濃度となる。これにより一対の白金電極間で、酸素濃
度の差が生じ、酸素イオン導電体を介して、電極間に水
素濃度に関係した起電力が発生する。電極に吸着してガ
スセンサの動作に悪影響を及ぼす各種有機性蒸気やシリ
コーンオリゴマーなどは、100Å以下に細孔制御され
たセラミック多孔体により、電極部にほとんど到達でき
ない。亜硫酸ガスについても、著しく流入を規制され
る。また亜硫酸ガスは、細孔径の大きな細孔から優先的
に進入して一部の電極を劣化させることがあっても、大
部分の細孔径の小さな電極は、動作可能な状態にあり、
出力特性は、一対の白金電極の酸素濃度の比に関係する
ので、酸素濃度比はほとんど変化せず、結果として経時
的にゼロ点が安定化できる。このように特性を安定化す
ることで、経時的な劣化による出力低下を避けられ、極
めて高信頼の水素ガスセンサが得られる。
Regarding the operation of the hydrogen gas sensor of the present invention,
This will be described below. That is, the gas leaking from the combustion battery system into the general atmosphere is oxidized in the porous layer containing the hydrogen oxidation catalyst on one platinum electrode side, that is, on the reference electrode side. , The inflow amount is regulated, but air containing no hydrogen reaches the reference electrode surface. On the other detection electrode side, the amount is similarly regulated, but air containing hydrogen arrives. While the oxygen concentration on the reference electrode side remains at the high oxygen concentration, on the detection electrode side, hydrogen reduces oxygen to a low oxygen concentration. As a result, a difference in oxygen concentration occurs between the pair of platinum electrodes, and an electromotive force related to the hydrogen concentration is generated between the electrodes via the oxygen ion conductor. Various organic vapors, silicone oligomers, and the like that are adsorbed on the electrode and adversely affect the operation of the gas sensor can hardly reach the electrode portion due to the ceramic porous body whose pores are controlled to 100 ° or less. The inflow of sulfurous acid gas is also significantly restricted. Also, sulfurous acid gas may enter preferentially from the pores having a large pore diameter and degrade some electrodes, but most electrodes having a small pore diameter are in an operable state,
Since the output characteristics are related to the oxygen concentration ratio of the pair of platinum electrodes, the oxygen concentration ratio hardly changes, and as a result, the zero point can be stabilized over time. By stabilizing the characteristics in this manner, a decrease in output due to deterioration over time can be avoided, and a highly reliable hydrogen gas sensor can be obtained.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態は、加
熱手段および酸素イオン導電性固体電解質および酸素イ
オン導電性固体電解質の同一面上に形成した一対の白金
電極を備え、前記白金電極に密着して平均細孔径が10
0Å以下のセラミック多孔体を配し、さらに多孔体の一
部の領域で片方の白金電極に被検出ガスが支配的に流入
する領域に水素酸化触媒を備えたものである。水素ガス
センサの備えた加熱手段により、本水素ガスセンサは、
固体電解質素子の駆動に必要な400〜500℃程度の
温度に保持される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention comprises a heating means, an oxygen ion conductive solid electrolyte, and a pair of platinum electrodes formed on the same surface of the oxygen ion conductive solid electrolyte. The average pore diameter is 10
A ceramic porous body of 0 ° or less is provided, and a hydrogen oxidation catalyst is provided in a part of the porous body in which a gas to be detected predominantly flows into one platinum electrode. Due to the heating means provided in the hydrogen gas sensor, the hydrogen gas sensor
The temperature is maintained at about 400 to 500 ° C. necessary for driving the solid electrolyte element.

【0024】そこで、水素を含有しない空気の場合、空
気が本水素ガスセンサと接触した際の一対の白金電極の
酸素濃度レベルは、同じであるため起電力出力は生じな
いが、水素含有空気が接触すると、一対の白金電極の水
素酸化触媒を専ら通過して空気が流入する側の電極で
は、水素酸化触媒により水素は、酸化され、水素を含ま
ない空気が到達するのに対し、他方の電極には、水素を
含有した空気が到達するためこの水素により、電極に吸
着する酸素が還元され、電極間に酸素濃度差に起因する
起電力出力が発生し、水素ガス濃度が検出される。
Therefore, in the case of air containing no hydrogen, when the air comes into contact with the present hydrogen gas sensor, the oxygen concentration level of the pair of platinum electrodes is the same, so that no electromotive force output is generated. Then, on the side of the pair of platinum electrodes, on the side where air passes through exclusively through the hydrogen oxidation catalyst, the hydrogen is oxidized by the hydrogen oxidation catalyst, and air containing no hydrogen arrives, whereas the other electrode reaches the other electrode. Since the air containing hydrogen arrives, oxygen adsorbed on the electrodes is reduced by the hydrogen, an electromotive force output is generated between the electrodes due to a difference in oxygen concentration, and the hydrogen gas concentration is detected.

【0025】また、電極を劣化させる低分子量のシリコ
ーンや亜硫酸ガスなど電極に吸着し酸素の吸着を妨害す
るガスは、平均細孔径が100Å以下の一対のセラミッ
ク多孔体で流入が規制またはブロックされる。これによ
り、長寿命化が達成される。また一部流入することがあ
ったとしても、一対の電極に同時に流入するため、電極
間の酸素濃度のバランスが崩れることなく、ゼロ点の移
動の不安定さも解除されセンサの長寿命化が見込まれ
る。
Also, a gas such as a low molecular weight silicone or a sulfurous acid gas which deteriorates the electrode and adsorbs on the electrode and hinders the adsorption of oxygen is restricted or blocked by a pair of ceramic porous bodies having an average pore diameter of 100 ° or less. . Thereby, a longer life is achieved. Even if a part of the gas flows, it flows into the pair of electrodes at the same time, so that the oxygen concentration balance between the electrodes is not lost and the instability of the movement of the zero point is released, and the life of the sensor is expected to be prolonged. It is.

【0026】本発明の第二の実施の形態は、加熱手段お
よび酸素イオン導電性固体電解質および酸素イオン導電
性固体電解質の同一面上に形成した一対の白金電極を備
え、前記白金電極に密着して平均細孔径が100Å以下
のセラミック多孔体を配し、さらにセラミック多孔体の
表面側で片方の白金電極に被検出ガスが支配的に流入す
る部分に水素酸化触媒を含有する多孔体を配したもので
ある。本実施の形態については、第一の実施の形態と水
素酸化触媒の配置が異なったものである。すなわち、第
一の実施の形態の場合には、水素酸化触媒を平均細孔径
が100Å以下のセラミック多孔体の一部の領域、さら
に詳細には、セラミック多孔体の細孔内および表面に水
素酸化触媒を担持して配したのに対し、本実施の形態で
は、水素酸化触媒を含有する多孔体を平均細孔径が10
0Å以下のセラミック多孔体の表面側の一部にセラミッ
ク多孔体とは、独立して配したものである。従って、水
素ガスセンサとしての動作およびその長寿命化に係わる
効果等、第一の実施の形態の場合と同様である。
A second embodiment of the present invention comprises a heating means, an oxygen ion conductive solid electrolyte, and a pair of platinum electrodes formed on the same surface of the oxygen ion conductive solid electrolyte. A ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less was arranged, and a porous body containing a hydrogen oxidation catalyst was arranged in a portion where the gas to be detected predominantly flowed into one platinum electrode on the surface side of the ceramic porous body. Things. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the hydrogen oxidation catalyst. That is, in the case of the first embodiment, the hydrogen oxidation catalyst is applied to a part of the ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less, more specifically, to the inside and the surface of the pores of the ceramic porous body. In the present embodiment, the porous body containing the hydrogen oxidation catalyst has an average pore diameter of 10
The ceramic porous body is independently disposed on a part of the surface side of the ceramic porous body of 0 ° or less. Therefore, the operation as the hydrogen gas sensor and the effect of extending the life thereof are the same as those in the first embodiment.

【0027】本発明の第三の実施の形態は、加熱手段お
よび酸素イオン導電性固体電解質および酸素イオン導電
性固体電解質の対向する表面上に形成した一対の白金電
極およびその片方の面に水素酸化触媒を配した平均細孔
径が100Å以下の特性を有するセラミック多孔体を備
え、他方の面に平均細孔径が100Å以下の特性を有し
水素酸化触媒を含まないセラミック多孔体を備えた構成
をもつ。本実施の形態は、酸素イオン導電性固体電解質
に対して、一対の白金電極の配置がコンデンサ状に対向
して配置している点が異なる。水素ガスセンサとしての
動作は、電極が固体電解質に対して、対向して配置して
いるだけで、特に違いはない。電極に流入する検出ガス
は、それぞれ平均細孔径が100Å以下の特性を持つセ
ラミック多孔体を通過して流入するので、電極の保護効
果は第一、第二の実施の形態と同様で、本構成の水素ガ
スセンサの耐久性およびゼロ点の安定性に関する効果は
前項と同様である。
A third embodiment of the present invention is directed to a heating means, a pair of platinum electrodes formed on opposing surfaces of an oxygen ion conductive solid electrolyte and an oxygen ion conductive solid electrolyte, and hydrogen oxidation on one surface thereof. A ceramic porous body having a catalyst and having an average pore diameter of 100 ° or less is provided, and a ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less and containing no hydrogen oxidation catalyst is provided on the other surface. . This embodiment is different from the first embodiment in that a pair of platinum electrodes is arranged to face the oxygen ion conductive solid electrolyte like a capacitor. The operation as a hydrogen gas sensor is not particularly different, only that the electrode is arranged to face the solid electrolyte. Since the detection gas flowing into the electrode flows through the ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less, the protection effect of the electrode is the same as in the first and second embodiments. The effect of the hydrogen gas sensor on durability and zero point stability is the same as in the previous section.

【0028】本発明の第四の実施の形態は、加熱手段お
よび酸素イオン導電性固体電解質および酸素イオン導電
性固体電解質の同一面上に形成した一対の白金電極を備
え、片方の電極を水素酸化触媒を含有する多孔体にて被
覆して形成した素子を平均細孔径が100Å以下のセラ
ミック多孔体の容器の内部に収納して構成する。加熱手
段および酸素イオン導電性固体電解質および酸素イオン
導電性固体電解質の同一面上に形成した一対の白金電極
を備え、片方の電極を水素酸化触媒を含有する多孔体に
て被覆して形成した素子は、第一の実施の形態の項で記
載したように水素ガスセンサとして動作する。本水素ガ
スセンサ素子が平均細孔径が100Å以下のセラミック
多孔体の容器内に収納されているので、水素ガスセンサ
素子への空気の出入りは全て平均細孔径が100Å以下
のセラミック多孔体を通して行われる。平均細孔径が1
00Å以下のセラミック多孔体はガスの選択透過特性を
備えるので、水素ガスセンサ素子の電極および水素酸化
触媒に影響を及ぼすガス分子サイズの大きなガスは流入
が規制される。従って、第一から第三の実施の形態と同
様に、本実施の形態の水素ガスセンサは、優れたゼロ点
の安定性とセンサ出力の安定性を備えている。
The fourth embodiment of the present invention comprises a heating means, a pair of platinum electrodes formed on the same surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte and an oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes is hydrogen oxidized. An element formed by coating with a porous body containing a catalyst is housed in a ceramic porous body container having an average pore diameter of 100 ° or less. An element comprising a heating means and a pair of platinum electrodes formed on the same surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte and an oxygen ion conductive solid electrolyte, and one electrode covered with a porous material containing a hydrogen oxidation catalyst. Operates as a hydrogen gas sensor as described in the first embodiment. Since the present hydrogen gas sensor element is housed in a ceramic porous body container having an average pore diameter of 100 ° or less, all air flows into and out of the hydrogen gas sensor element through a ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less. Average pore size is 1
Since the ceramic porous body having a diameter of not more than 00 ° has a gas selective permeation characteristic, the inflow of a gas having a large gas molecule size affecting the electrode of the hydrogen gas sensor element and the hydrogen oxidation catalyst is regulated. Therefore, similarly to the first to third embodiments, the hydrogen gas sensor of the present embodiment has excellent stability of the zero point and stability of the sensor output.

【0029】本発明の第五の実施の形態は、酸素イオン
導電性固体電解質および酸素イオン導電性固体電解質の
同一面上に形成した一対の白金電極を備え、片方の電極
を水素酸化触媒を含有する多孔体にて被覆して形成した
素子を平均細孔径が100Å以下の加熱手段を備えたセ
ラミック多孔体の容器の内部に収納した構成を持つ。本
実施の形態は、第四の実施の形態の場合、水素ガスセン
サ素子が加熱手段を備えているのに対し、水素ガスセン
サ素子は加熱手段を備えておらず、水素ガスセンサ素子
を内部に備えた平均細孔径が100Å以下のセラミック
多孔体が加熱手段を備えている点が異なる。平均細孔径
が100Å以下のセラミック多孔体の方に加熱手段を備
えることで、省エネルギーの観点からは、不利になる
が、センサを製造する観点からは、センサが作りやすく
なる特徴がある。水素ガスセンサとしての動作および耐
久性等の効果は、先の実施の形態と同様である。
The fifth embodiment of the present invention comprises an oxygen ion conductive solid electrolyte and a pair of platinum electrodes formed on the same surface of the oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes contains a hydrogen oxidation catalyst. The element formed by coating with the porous body is placed in a ceramic porous body provided with a heating means having an average pore diameter of 100 ° or less. In the present embodiment, in the case of the fourth embodiment, the hydrogen gas sensor element has heating means, whereas the hydrogen gas sensor element does not have heating means, and the hydrogen gas sensor element has an average hydrogen gas sensor element inside. The difference is that a ceramic porous body having a pore diameter of 100 ° or less has a heating means. Providing the heating means in the ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less is disadvantageous from the viewpoint of energy saving, but has a feature that the sensor can be easily manufactured from the viewpoint of manufacturing the sensor. The operation as a hydrogen gas sensor and the effects of durability and the like are the same as in the previous embodiment.

【0030】本発明の第六の実施の形態は、内部にヒー
タ膜を備えた絶縁性基板上に酸素イオン導電性固体電解
質層さらにパターン化してなる一対の白金電極層さらに
積層して、片方の電極に支配的に流入する領域に水素酸
化触媒を備えた平均細孔径が100Å以下のセラミック
多孔体で積層して構成する。本実施の形態においては、
加熱手段の具体的な構成として、その内部にヒータ膜を
備えた絶縁性基板を用いて実現する。センサは、その上
に酸素イオン導電性固体電解質層さらにパターン化して
なる一対の白金電極層さらに、片方の電極に支配的に流
入する領域に水素酸化触媒を備えた平均細孔径が100
Å以下のセラミック多孔体で積層して構成する。絶縁性
基板の内部のヒータ膜としては、貴金属等の抵抗膜を用
いる。抵抗膜に通電加熱することで、酸素イオン導電性
固体電解質の動作に必要な400〜500℃の温度を得
る。水素ガスセンサとしての動作および平均細孔径が1
00Å以下のセラミック多孔体を用いて電極を保護して
いることにより安定なセンサ動作が実現できることおよ
び高耐久性が見込めることは、先の実施の形態と同様で
ある。
According to a sixth embodiment of the present invention, an oxygen ion conductive solid electrolyte layer and a pair of patterned platinum electrode layers are further laminated on an insulating substrate provided with a heater film therein, and one of them is laminated. A region is formed by laminating ceramic porous bodies having a hydrogen oxidation catalyst and having an average pore diameter of 100 ° or less in a region where the electrodes dominantly flow into the electrodes. In the present embodiment,
A specific configuration of the heating means is realized by using an insulating substrate having a heater film therein. The sensor has an oxygen ion conductive solid electrolyte layer, a pair of patterned platinum electrode layers, and a hydrogen oxidation catalyst in a region where one of the electrodes flows dominantly.
積 層 It is constructed by laminating the following ceramic porous bodies. As the heater film inside the insulating substrate, a resistive film such as a noble metal is used. The temperature of 400 to 500 ° C. required for the operation of the oxygen ion conductive solid electrolyte is obtained by applying electric current to the resistance film. Operation as hydrogen gas sensor and average pore diameter of 1
Protecting the electrodes by using a ceramic porous body of not more than 00 ° can realize a stable sensor operation and expect high durability, as in the previous embodiment.

【0031】本発明の第七の実施の形態は、先の第一の
実施の形態から第六の実施の形態において、水素酸化触
媒として、マグネシウム、銀、亜鉛、インジウム、錫、
ゲルマニウム、シリコンの群から選定した一種以上の元
素の酸化物、複合酸化物を主成分として用いてなる構成
を持つ。一般的に用いられる貴金属や遷移金属酸化物系
の酸化触媒は、水素などの還元性ガスを酸化する能力を
持つが、水素以外のガスに対しても酸化能力を備えてい
る。すなわち、水素ガスに対しての選択性が劣る課題を
持つ。マグネシウム、銀、亜鉛、インジウム、錫、ゲル
マニウム、シリコンの群から選定した一種以上の元素の
酸化物、複合酸化物は、酸素および水素を吸着する能力
を備えるのに対し、水素以外の還元性ガス、例えば、一
酸化炭素などの還元性ガスについては、吸着性を持たな
いため、水素ガスのみ酸化する能力を備えている。これ
らの化合物の中でも触媒としての活性は、銀、亜鉛、イ
ンジウム、錫が特に優れている。
The seventh embodiment of the present invention is the same as the first to sixth embodiments, except that magnesium, silver, zinc, indium, tin,
It has a structure in which oxides or composite oxides of one or more elements selected from the group consisting of germanium and silicon are used as main components. A commonly used noble metal or transition metal oxide-based oxidation catalyst has the ability to oxidize a reducing gas such as hydrogen, but also has the ability to oxidize gases other than hydrogen. That is, there is a problem that the selectivity to hydrogen gas is inferior. Oxides and composite oxides of one or more elements selected from the group consisting of magnesium, silver, zinc, indium, tin, germanium, and silicon have the ability to adsorb oxygen and hydrogen, while reducing gases other than hydrogen For example, since a reducing gas such as carbon monoxide has no adsorptivity, it has an ability to oxidize only a hydrogen gas. Among these compounds, silver, zinc, indium and tin are particularly excellent in activity as a catalyst.

【0032】マグネシウム、銀、亜鉛、インジウム、
錫、ゲルマニウム、シリコンの群から選定した一種以上
の元素の酸化物、複合酸化物を主成分とする触媒は、水
素酸化触媒の能力を備えることから、これを第一から第
七までの実施の形態に適用すれば、水素ガスセンサとし
ての機能が見込まれ、センサとしての安定動作や高耐久
性などが見込めることは、先の実施の形態の場合と同様
である。水素酸化触媒の形成法は、ほうろうや無機塗料
などの中に水素酸化触媒を分散または担持して形成する
方法や、セラミック繊維の不織布中に分散または担持さ
せる方法さらには、プラズマ溶射などの方法などにより
行う。
Magnesium, silver, zinc, indium,
Since the catalyst mainly composed of an oxide of one or more elements selected from the group of tin, germanium and silicon and a composite oxide has the capability of a hydrogen oxidation catalyst, it is used in the first to seventh implementations. When applied to the embodiment, the function as a hydrogen gas sensor is expected, and stable operation and high durability as the sensor are expected as in the previous embodiment. The method of forming the hydrogen oxidation catalyst includes a method in which the hydrogen oxidation catalyst is dispersed or supported in an enamel or an inorganic coating, a method in which the hydrogen oxidation catalyst is dispersed or supported in a nonwoven fabric of ceramic fibers, and a method such as plasma spraying. Performed by

【0033】本発明の第八の実施の形態は、酸素イオン
導電性固体電解質が10μm以下の薄膜を用いて先の第
一の実施の形態から第七の実施の形態までを構成する。
酸素イオン導電性固体電解質が10μm以下の薄膜であ
っても、機能面では違いはないため、センサとしての安
定動作や高耐久性が同様に見込まれる。酸素イオン導電
性固体電解質を10μm以下の薄膜に形成することによ
り、特に平板状のセンサにおいては、バルクの焼結品を
用いる場合と比較して、平均細孔径が100Å以下のセ
ラミック多孔体と電極を形成した酸素イオン導電性固体
電解質との間のシールが不要になる利点がある。酸素イ
オン導電性固体電解質を10μm以下の薄膜に形成する
方法としては、スパッタリングなどの真空薄膜形成プロ
セスを用いて行う。センサの生産性の面で、薄膜で真空
系を形成してのバッチ処理になるため不利であるが、セ
ンサの小型化、特に省エネルギー動作の面で有利にな
る。白金電極の形成法は、厚膜印刷でも良いが、センサ
素子全体を小型化する観点から、酸素イオン導電性固体
電解質同様に、スパッタリング等の薄膜で形成すること
が望ましい。
The eighth embodiment of the present invention comprises the first to seventh embodiments using a thin film having an oxygen ion conductive solid electrolyte of 10 μm or less.
Even if the oxygen ion conductive solid electrolyte is a thin film having a thickness of 10 μm or less, there is no difference in terms of function, so that stable operation and high durability as a sensor can be expected. By forming the oxygen ion conductive solid electrolyte into a thin film having a thickness of 10 μm or less, particularly in a flat sensor, a ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less and an electrode can be formed as compared with the case of using a bulk sintered product. There is an advantage that it is not necessary to provide a seal with the oxygen ion conductive solid electrolyte in which is formed. As a method for forming the oxygen ion conductive solid electrolyte into a thin film having a thickness of 10 μm or less, a vacuum thin film forming process such as sputtering is used. This is disadvantageous in terms of productivity of the sensor because batch processing is performed by forming a vacuum system with a thin film, but it is advantageous in terms of downsizing of the sensor, particularly in terms of energy saving operation. As a method for forming the platinum electrode, thick film printing may be used. However, from the viewpoint of reducing the size of the entire sensor element, it is preferable to form the platinum electrode using a thin film such as sputtering as in the case of the oxygen ion conductive solid electrolyte.

【0034】本発明の第九の実施の形態は、平均細孔径
が100Å以下のセラミック多孔体が、アルミナ化合物
もしくはジルコニア化合物の群から選定してなる多孔体
を用いて、先の第一の実施の形態から第八の実施の形態
までを構成する。アルミナ化合物およびジルコニア化合
物は、酸素イオン導電体と熱膨張係数が近く、各要素を
積層して接合し、耐熱安定性の高い水素ガスセンサを構
成するすることができる。アルミナ化合物およびジルコ
ニア化合物の群から選定してなる多孔体は、原料粉末を
均一分散し、ドクターブレードなどでシート状に成型
し、これを焼結し必要な寸法に切断して作製する。原料
粉末の組成、粒度および焼結温度を最適化することで、
0.1から1μm程度の平均細孔径を持つ多孔体が得ら
れる。有機性樹脂粉末を混合して、同様に成型すること
でさらに平均細孔径が0.05μm程度と細かい多孔体
が得られる。この多孔体をゾル−ゲル法または,CVD
法にて細孔制御して、目的の平均細孔径が100Å以下
の多孔体が得られる。このように構成したセンサは、先
の実施の形態と同様に安定した水素ガスセンサとしての
動作と優れた耐久性を備えている。
In the ninth embodiment of the present invention, the ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less is formed by using a porous body selected from the group consisting of an alumina compound and a zirconia compound. To the eighth embodiment. The alumina compound and the zirconia compound have a thermal expansion coefficient close to that of the oxygen ion conductor, and the respective elements are stacked and joined to form a hydrogen gas sensor having high heat stability. The porous body selected from the group consisting of the alumina compound and the zirconia compound is prepared by uniformly dispersing the raw material powder, molding the sheet into a sheet shape with a doctor blade or the like, sintering this, and cutting it to a required size. By optimizing the composition, particle size and sintering temperature of the raw material powder,
A porous body having an average pore diameter of about 0.1 to 1 μm is obtained. A fine porous body having an average pore diameter of about 0.05 μm can be obtained by mixing the organic resin powder and molding in the same manner. This porous material is sol-gel method or CVD
By controlling the pores by the method, a desired porous body having an average pore diameter of 100 ° or less can be obtained. The sensor configured as described above has a stable operation as a hydrogen gas sensor and excellent durability as in the previous embodiment.

【0035】本発明の第十の実施の形態は、平均細孔径
が100Å以下のセラミック多孔体がセラミック多孔体
が、アルミナ化合物もしくはジルコニア化合物の群から
選定してなる多孔体を用いてその表面上にシリカ化合物
または、ジルコニア化合物の群から選定してなる一種以
上の皮膜を形成した多孔体を用いて、先の第一の実施の
形態から第九の実施の形態を構成する。本構成では、セ
ラミック多孔体の表面上に細孔制御の目的でシリカ化合
物または、ジルコニア化合物の群から選定してなる一種
以上の皮膜を形成することで、細孔制御と同時に多孔体
表面の耐水性および耐酸性を向上させることができる。
In a tenth embodiment of the present invention, a ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less is formed on a surface of the ceramic porous body by using a porous body selected from the group of alumina compounds or zirconia compounds. The first to ninth embodiments are constituted by using a porous body on which one or more films selected from the group of silica compounds or zirconia compounds are formed. In this configuration, a silica compound or one or more films selected from the group of zirconia compounds are formed on the surface of the porous ceramic body for the purpose of controlling the pores, thereby simultaneously controlling the pores and simultaneously waterproofing the surface of the porous body. Properties and acid resistance can be improved.

【0036】とくに、細孔径が10Å以下の細孔になる
と、その表面が親水性材料で構成されている場合、水蒸
気や亜硫酸ガスが毛管凝縮により、細孔内で凝縮し液体
化することで細孔を閉塞し、ガスの透過性を損なう懸念
がある。シリカ化合物または、ジルコニア化合物の群か
ら選定してなる一種以上の皮膜は、耐水性および耐酸性
が高く、上記の毛管凝縮の恐れがない。従って、本実施
の形態においては、特に耐久性および長期間のゼロ点の
安定性が更に向上する。全体的な作用および効果は、前
記と同様である。
In particular, when the pore diameter becomes 10 mm or less, when the surface is made of a hydrophilic material, water vapor or sulfurous acid gas is condensed in the pores by capillary condensation and becomes liquid by the capillary condensation. There is a concern that the pores will be closed and gas permeability will be impaired. One or more films selected from the group consisting of silica compounds and zirconia compounds have high water resistance and acid resistance and do not have the risk of the above-mentioned capillary condensation. Therefore, in the present embodiment, in particular, the durability and the stability of the zero point for a long time are further improved. The overall operation and effect are the same as described above.

【0037】[0037]

【実施例】以下本発明の実施例について図1〜図6を用
いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0038】(実施例1)図1は本発明の実施例1の水
素ガスセンサの断面概念図を示すものである。図1にお
いて1は加熱手段である。例えば、アルミナなどの絶縁
基材上に厚膜印刷により各種抵抗膜を形成して用いる。
加熱手段1により、水素ガスセンサは、動作に必要な3
00〜500℃の温度域に加熱される。2は、酸素イオ
ン導電性固体電解質で、イットリア安定化ジルコニア
(YSZ)やセリア安定化ジルコニア(CSZ)などが
適用できる。2の酸素イオン導電性固体電解質の同一面
上には、3の一対の白金電極が形成されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic sectional view of a hydrogen gas sensor according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a heating means. For example, various resistance films are formed by thick-film printing on an insulating base material such as alumina and used.
The heating means 1 allows the hydrogen gas sensor to operate in a 3
It is heated to a temperature range of 00 to 500 ° C. Reference numeral 2 denotes an oxygen ion conductive solid electrolyte to which yttria-stabilized zirconia (YSZ) or ceria-stabilized zirconia (CSZ) can be applied. Two pairs of platinum electrodes are formed on the same surface of the two oxygen ion conductive solid electrolytes.

【0039】さらに前記白金電極に密着して平均細孔径
が100Å以下の一対のセラミック多孔体4が配置さ
れ、さらにその多孔体の一部の領域に水素酸化触媒5が
形成されている。セラミック多孔体4は、通気性をもつ
層で、酸素、水素ガスを容易に通過させる。とくに水素
酸化触媒を備えた領域を通過する際には、水素は、完全
に酸化される。片側の電極は、水素酸化触媒により、ほ
とんど水素を含まないガスが到達する。すなわち標準電
極となるのに対し、他方の電極には水素を含有するガス
が到達することにより電極間で、酸素濃淡電池が形成さ
れ、水素ガスの検出ができる。
Further, a pair of ceramic porous bodies 4 having an average pore diameter of 100 ° or less are arranged in close contact with the platinum electrode, and a hydrogen oxidation catalyst 5 is formed in a partial region of the porous bodies. The ceramic porous body 4 is a layer having air permeability and allows oxygen and hydrogen gas to easily pass therethrough. Hydrogen is completely oxidized, especially when passing through a region provided with a hydrogen oxidation catalyst. A gas containing almost no hydrogen reaches one electrode by the hydrogen oxidation catalyst. That is, while the gas containing hydrogen reaches the other electrode, an oxygen concentration cell is formed between the electrodes and the hydrogen gas can be detected.

【0040】酸素イオン導電性固体電解質は、セラミッ
ク焼結体のバルク品を用いても、またスパッタリングな
どの薄膜形成法にて作製した被膜を用いても良い。薄膜
法の場合には、接合は不要になるが、セラミックバルク
品を用いる場合には、酸素イオン導電性固体電解質2と
セラミック多孔体4との接合が必要である。その場合
は、ガラスまたは無機接着剤などを用いて接合する。白
金電極3は、酸素イオン導電性固体電解質2のセラミッ
クバルクすなわち、酸素イオン導電体の原料組成物をプ
レス成型法やドクターブレードなどで成型後、焼成し所
定の寸法に切断した酸素イオン導電性固体電解質2を用
いて、その表面に所定のパターンにてマスキングをした
状態で、スパッタリング法または電子ビーム蒸着法など
の薄膜法で形成しても良いし、別の形成法としては、厚
膜印刷法ですなわち、白金系ペーストを用いて所定のパ
ターンにスクリーン印刷後焼成して形成しても良い。こ
れは、スパッタリング法にて酸素イオン導電性固体電解
質を形成した場合も変わることはない。ただし、スパッ
タリング法の場合は、白金電極3も薄膜法で形成するの
が望ましい。酸素イオン導電性固体電解質は、薄膜で形
成した方が、熱容量も小さくセンサを小型化化できる。
上記に記載したように積層構造を構成する際にも、シー
ル等の構成が不要である利点もある。
As the oxygen ion conductive solid electrolyte, a bulk ceramic sintered body or a film formed by a thin film forming method such as sputtering may be used. In the case of the thin film method, bonding is not required, but when a ceramic bulk product is used, bonding between the oxygen ion conductive solid electrolyte 2 and the porous ceramic body 4 is required. In that case, bonding is performed using glass or an inorganic adhesive. The platinum electrode 3 is formed of a ceramic bulk of the oxygen ion conductive solid electrolyte 2, that is, an oxygen ion conductive solid obtained by molding a raw material composition of the oxygen ion conductor by a press molding method, a doctor blade, or the like, and then firing and cutting to a predetermined size. The electrolyte 2 may be formed by a thin film method such as a sputtering method or an electron beam evaporation method in a state where the surface is masked in a predetermined pattern. Alternatively, a thick film printing method may be used. That is, it may be formed by screen-printing a predetermined pattern using a platinum-based paste and then firing. This does not change even when the oxygen ion conductive solid electrolyte is formed by the sputtering method. However, in the case of the sputtering method, it is desirable that the platinum electrode 3 is also formed by the thin film method. When the oxygen ion conductive solid electrolyte is formed as a thin film, the heat capacity is small and the sensor can be downsized.
There is also an advantage that a structure such as a seal is not required when configuring the laminated structure as described above.

【0041】とくに薄膜で固体電解質を形成する場合に
は、固体電解質層の厚みは、10μm以下で構成するの
が耐熱的にも安定なセンサを構成する上で必要である。
セラミック多孔体4は、各種ガスの電極への流入を規制
する目的で配置しているが、セラミック多孔体の焼結品
を基材として、皮膜処理にて平均細孔径を100Å以下
になるように制御して作製される。
In particular, when a solid electrolyte is formed as a thin film, it is necessary that the thickness of the solid electrolyte layer be 10 μm or less in order to construct a sensor that is stable with respect to heat.
The ceramic porous body 4 is arranged for the purpose of restricting the flow of various gases into the electrode. The sintered body of the ceramic porous body is used as a base material so that the average pore diameter is reduced to 100 ° or less by coating treatment. It is produced by controlling.

【0042】セラミック多孔体4は、アルミナあるいは
ジルコニアなどの焼結法により作製された細孔径が0.
1〜1μmのセラミック製多孔体基材を用いて、ゾルゲ
ル法もしくは、CVD法により、細孔制御皮膜を形成
し、100Å以下の平均細孔径に細孔制御して用いる。
この場合、熱膨張係数が酸素イオン導電性固体電解質と
近くなるため、熱衝撃等に安定となるためである。セラ
ミック多孔体の基材は、セラミック粉末をそのままもし
くは樹脂などの有機物と混合して所定の形状に成型した
後、完全焼結する温度よりも低温側で焼結して作製す
る。焼結法で作製される多孔体の平均細孔径は、0.1
μmが限度である。
The ceramic porous body 4 has a pore diameter of 0.1 produced by a sintering method using alumina or zirconia.
A pore control film is formed by a sol-gel method or a CVD method using a ceramic porous substrate of 1 to 1 μm, and the pores are controlled to an average pore diameter of 100 ° or less.
In this case, the thermal expansion coefficient is close to that of the oxygen ion conductive solid electrolyte, so that it becomes stable against thermal shock and the like. The base material of the ceramic porous body is produced by molding a ceramic powder as it is or by mixing it with an organic substance such as a resin to form a predetermined shape, and then sintering at a temperature lower than the temperature for complete sintering. The average pore diameter of the porous body produced by the sintering method is 0.1
μm is the limit.

【0043】したがって、本発明の目的に用いるために
は、焼結法で作製された多孔性基材を用いて、その細孔
をコーティング膜により処理する必要がある。焼結法で
作製された、多孔体は精密濾過膜として一般に市販され
ているので、本発明においても、セラミック製多孔性基
材は、この市販品を用いることができる。
Therefore, in order to use it for the purpose of the present invention, it is necessary to use a porous substrate produced by a sintering method and treat its pores with a coating film. Since the porous body produced by the sintering method is generally commercially available as a microfiltration membrane, the commercially available ceramic porous substrate can be used in the present invention.

【0044】次に、ゾルゲル法による、細孔制御方法に
ついて、以下で説明する。ジルコニウムイソプロボキシ
ドやテトラエトキシシランなどの金属アルコキシドを加
水分解後、塩酸等の触媒条件下で縮重合させて目的のゾ
ル溶液を作成する。このゾル溶液を貫通する孔をもつ多
孔性セラミックと接触、例えば多孔性セラミックをゾル
中に浸漬すると、毛管力によりゾル溶液が吸引され、こ
のゾルを乾燥させると、多孔性セラミックの細孔内でゾ
ルの濃縮さらにはゲル化が起こる。
Next, a method of controlling pores by the sol-gel method will be described below. After hydrolyzing a metal alkoxide such as zirconium isopropoxide or tetraethoxysilane, it is subjected to polycondensation under catalytic conditions such as hydrochloric acid to prepare a desired sol solution. When the porous ceramic is contacted with a porous ceramic having pores penetrating the sol solution, for example, when the porous ceramic is immersed in the sol, the sol solution is sucked by capillary force, and when the sol is dried, the sol solution is dried in the pores of the porous ceramic. Concentration of the sol and further gelation occur.

【0045】さらに、加熱を進めると、ゲル化から焼結
が進みコーティング膜が形成される。必要により、ゾル
溶液を多孔性セラミックを用いて濾過する方法も採用で
きる。この現象を利用して、細孔径の制御が可能にな
る。多孔性セラミックの細孔表面の濡れ性、ゾルの溶
剤、ゾルの濃度、浸漬時間、セラミックの引き上げ速度
などを調整することで100Å以下の比較的均質な細孔
径を持つ多孔体が得られる。
Further, when heating is further advanced, sintering proceeds from gelation to form a coating film. If necessary, a method of filtering the sol solution using a porous ceramic can also be adopted. By utilizing this phenomenon, the pore diameter can be controlled. By adjusting the wettability of the pore surface of the porous ceramic, the solvent of the sol, the concentration of the sol, the immersion time, and the pulling speed of the ceramic, a porous body having a relatively uniform pore diameter of 100 ° or less can be obtained.

【0046】このようにして作製した細孔は、多孔体の
細孔内でのガス流においてその平均細孔径のレベルによ
り特性が異なるが、1000Å〜10Åの平均細孔径の
場合には、クヌッセン拡散特性を示し、分子量の平方根
に逆比例するガス透過特性を示す。また平均細孔径10
Å以下の細孔径になると、高分子量のガスは通過させな
い有効な分子篩効果を示す。また孔の内部に生成してい
るゲル皮膜との相互作用により、ガス透過性に選択性が
でる。
The pores produced in this way have different characteristics depending on the level of the average pore diameter in the gas flow in the pores of the porous body. It shows properties and shows gas permeation properties that are inversely proportional to the square root of the molecular weight. The average pore size is 10
When the pore size is less than Å, an effective molecular sieving effect that does not allow passage of high molecular weight gas is exhibited. In addition, the interaction with the gel film formed inside the pores increases the gas permeability.

【0047】すなわち、ガス分子とゲル分子との分子間
力は、永久双曲子間の相互作用による配向力および永久
双曲子と誘起双曲子間の誘起力およびファンデルワール
ス相互作用などに基づく分散力によるガス透過の選択
性、すなわち表面拡散性をもつ。とくに、細孔径が10
Å以下になった場合、水分も毛管凝縮の課題が発生する
ため被膜は、疎水性被膜であることが必要になる。シリ
カまたはジルコニアを細孔制御用の処理被膜として用い
ることで上記の課題は克服される。その場合、分子篩の
領域になり、ガス質の高度な分離が可能になる。平均細
孔径をとくに10Å以下にしなくても、例えば100Å
であても細孔径分布から10Å以下の細孔部も発生する
ので、上記の疎水性処理は重要になる。
That is, the intermolecular force between the gas molecule and the gel molecule is determined by the orientation force due to the interaction between the permanent hyperboloids, the induced force between the permanent hyperboloid and the induced hyperboloid, and the dispersion force based on the van der Waals interaction. Gas permeation, ie, surface diffusion. In particular, when the pore size is 10
Å When the water content is less than or equal to the above, since the problem of capillary condensation also occurs with moisture, the film needs to be a hydrophobic film. The above problems can be overcome by using silica or zirconia as a treatment film for controlling pores. In that case, it is in the region of molecular sieves, and a high degree of gas quality separation is possible. Even if the average pore diameter is not particularly reduced to 10 ° or less, for example, 100 °
However, since a pore portion of 10 ° or less is also generated from the pore diameter distribution, the above-mentioned hydrophobic treatment becomes important.

【0048】水素酸化触媒を含有する領域5は、平均細
孔径を100Å以下に制御したセラミック多孔体を用い
て、その細孔内や表面に触媒を担持する方法で形成す
る。ここでは、水素酸化触媒としては、白金、パラジウ
ムなどの白金属などや鉄、マンガン、銅、ニッケル、ク
ロム、コバルトなどの遷移金属の酸化物または複合酸化
物を用いることもできるが、これらを用いる場合には、
水素以外の還元性ガスも併せて検出する特性を持つ。望
ましくは、マグネシウム、銀、亜鉛、インジウム、錫、
ゲルマニウム、シリコンの群から選定した一種以上の元
素の酸化物または複合酸化物を用いる。
The region 5 containing the hydrogen oxidation catalyst is formed by using a ceramic porous body having an average pore diameter controlled to 100 ° or less, and supporting the catalyst in the pores and on the surface. Here, as the hydrogen oxidation catalyst, an oxide or a composite oxide of a transition metal such as platinum, palladium, or another such white metal or iron, manganese, copper, nickel, chromium, or cobalt can also be used. in case of,
It has the property of detecting reducing gases other than hydrogen as well. Desirably, magnesium, silver, zinc, indium, tin,
An oxide or a composite oxide of one or more elements selected from the group consisting of germanium and silicon is used.

【0049】これらは、酸素を吸着するとともに、他の
還元性ガス分子は吸着せず、水素分子のみ分子吸着し、
酸化する能力を備えているからで、これらを触媒として
用いることで、優れた水素選択性が得られるためであ
る。担持方法は、各金属元素の酸水溶液または錯化合物
水溶液等を用いて平均細孔径を100Å以下に制御した
セラミック多孔体を前記水溶液中に浸漬または、塗布し
て乾燥、焼成、還元して形成する。
These not only adsorb oxygen, but also do not adsorb other reducing gas molecules, adsorb only hydrogen molecules,
This is because they have an ability to oxidize, and by using them as a catalyst, excellent hydrogen selectivity can be obtained. The supporting method is such that a ceramic porous body whose average pore diameter is controlled to 100 ° or less using an acid aqueous solution or a complex compound aqueous solution of each metal element is immersed or coated in the aqueous solution, dried, fired, and reduced to form. .

【0050】水素ガスセンサとしては、上記のように形
成した各要素を図1のように、必要により結合材を用い
て積層して積層構造を完成する。接合剤としては、例え
ば、ガラスフリットや金属リン酸塩やアルカリ金属珪酸
塩などの系統の無機接着剤を用いて接合する。電極と平
均細孔径が100Å以下のセラミック多孔体との積層化
により、一般大気中で白金電極への吸着被毒が懸念され
る低分子シリコーン化合物などのガスの電極への侵入が
防止または規制される。
As a hydrogen gas sensor, the components formed as described above are laminated as necessary using a binder as shown in FIG. 1 to complete a laminated structure. As the bonding agent, for example, bonding is performed using a system inorganic adhesive such as glass frit, metal phosphate, or alkali metal silicate. The lamination of the electrode and a ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less prevents or regulates the invasion of a gas such as a low-molecular-weight silicone compound into the electrode, which is likely to be adsorbed and poisoned on the platinum electrode in the general atmosphere. You.

【0051】本実施例の構成により、固体電解質型水素
ガスセンサにおいて、その耐久特性上、最も課題となる
電極が十分に保護され、ゼロ点の経時的なドリフトが極
めて少ない信頼性の高いガスセンサが得られる。本構成
では、触媒も細孔内に保護されているため被毒の影響を
受け難く、高耐久性が見込まれる。
According to the structure of the present embodiment, in the solid electrolyte type hydrogen gas sensor, an electrode, which is the most problematic in terms of durability characteristics, is sufficiently protected, and a highly reliable gas sensor with very little zero point drift with time is obtained. Can be In this configuration, since the catalyst is also protected in the pores, it is hardly affected by poisoning, and high durability is expected.

【0052】(実施例2)図2は、本発明の実施例2の
水素ガスセンサの断面概念図を示すものである。基本的
な構成は、実施例1と似ているが、水素酸化触媒の機能
を実施例1では、平均細孔径が100Å以下のセラミッ
ク多孔体の一部の領域に形成したのに対し、これを平均
細孔径が100Å以下のセラミック多孔体4の外側に水
素酸化触媒を含有する多孔体6として、別に備えた点が
異なる。水素酸化触媒を含有する多孔体6としては、耐
熱性金属やセラミックやガラスなどの各種多孔体を用い
て、その表面上に金属酸化物や複合金属酸化物または、
貴金属を接合性多孔性結合材とともに形成して用いる。
また当然ながらこの実施例2水素ガスセンサの基本的な
動作や効果は、実施例1と同様である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a schematic sectional view of a hydrogen gas sensor according to Embodiment 2 of the present invention. The basic configuration is similar to that of Example 1. However, in Example 1, the function of the hydrogen oxidation catalyst was formed in a partial region of the ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less. The difference is that a porous body 6 containing a hydrogen oxidation catalyst is provided outside a ceramic porous body 4 having an average pore diameter of 100 ° or less. As the porous body 6 containing the hydrogen oxidation catalyst, various porous bodies such as a heat-resistant metal, ceramic, and glass are used, and a metal oxide, a composite metal oxide, or
A precious metal is formed and used together with the bonding porous binder.
Naturally, the basic operation and effect of the hydrogen gas sensor of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0053】(実施例3)図3は、本発明の実施例3水
素ガスセンサの断面概念図を示すものである。図3にお
いて、1は、加熱手段である。実施例1,2の場合と異
なり、1の加熱手段は、水素酸化触媒を含まない下側の
セラミック多孔体面4に形成されている。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a conceptual sectional view of a hydrogen gas sensor according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a heating unit. Unlike the first and second embodiments, the first heating unit is formed on the lower ceramic porous body surface 4 that does not include the hydrogen oxidation catalyst.

【0054】本実施例3においては、2の酸素イオン導
電性固体電解質のの対向する両面に一対の白金電極3が
形成されている。酸素イオン導電性固体電解質の両面に
形成された白金電極のそれぞれにセラミック多孔体4が
積層されているが、下側が水素酸化触媒を含有しないセ
ラミック多孔体で上側が水素酸化触媒5を含有するセラ
ミック多孔体を備えている。水素ガスセンサの積層構成
が異なるだけで、各要素の形成法等は、実質的に同じで
ある。本実施例の水素ガスセンサにおいては、水素酸化
触媒を備えたセラミック多孔体の上側の電極が標準電極
に、酸素イオン導電性固体電解質を介して対向する下側
の電極が水素ガスの検出電極になり、水素ガスセンサと
して動作する。本実施例の効果も前実施例と同様で、特
性の安定化および長寿命化が達成される。
In the third embodiment, a pair of platinum electrodes 3 are formed on two opposite surfaces of two oxygen ion conductive solid electrolytes. The ceramic porous body 4 is laminated on each of platinum electrodes formed on both surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte, and the lower side is a ceramic porous body containing no hydrogen oxidation catalyst and the upper side is a ceramic containing the hydrogen oxidation catalyst 5. It has a porous body. The only difference is the layer configuration of the hydrogen gas sensor, and the method of forming each element is substantially the same. In the hydrogen gas sensor of the present embodiment, the upper electrode of the ceramic porous body provided with the hydrogen oxidation catalyst serves as the standard electrode, and the lower electrode opposed via the oxygen ion conductive solid electrolyte serves as the hydrogen gas detection electrode. , Operates as a hydrogen gas sensor. The effect of the present embodiment is the same as that of the previous embodiment, and stabilization of characteristics and prolongation of life are achieved.

【0055】(実施例4)図4は、本発明の実施例4の
水素ガスセンサの断面の概念図を示すものである。図4
において、実施例1で記載した水素ガスセンサ素子に近
似した水素ガスセンサ(ただし、本実施例においては、
セラミック多孔体は、細孔制御をしたものを用いていな
い点が異なる)が、平均細孔径を100Å以下の制御し
たセラミック多孔体で形成した円筒状容器7内に収納さ
れた構成を備える。図4では、収納容器は円筒状のもの
を用いているが、形状的には、必ずしも円筒状でなくと
も良い。
(Embodiment 4) FIG. 4 is a conceptual view of a cross section of a hydrogen gas sensor according to Embodiment 4 of the present invention. FIG.
In the above, a hydrogen gas sensor similar to the hydrogen gas sensor element described in the first embodiment (however, in this embodiment,
The difference is that the ceramic porous body does not use a controlled pore.) However, the ceramic porous body is housed in a cylindrical container 7 formed of a controlled ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less. In FIG. 4, the storage container has a cylindrical shape. However, the storage container does not necessarily have to be cylindrical.

【0056】また収納容器の空気流通部分は、必ずしも
収納容器の全面でなくとも良い。例えば、円筒部の一部
のみであっても良い。
The air circulating portion of the storage container does not necessarily have to be the entire surface of the storage container. For example, only a part of the cylindrical portion may be used.

【0057】実施例1の水素ガス素子と同様の方法に
て、作製した水素ガスセンサ素子を用いて、これを平均
細孔径を100Å以下の制御したセラミック多孔体で形
成した円筒状収納容器7に収納して、水素ガスセンサが
形成される。平均細孔径を100Å以下の制御したセラ
ミック多孔体で形成した円筒状収納容器7は、セラミッ
ク多孔体の焼結成形品を細孔制御被膜処理して作製す
る。水素ガスセンサ素子は、実施例1と同様に水素ガス
センサとして動作可能である。本実施例の構成により、
水素ガスセンサ素子の電極部または水素酸化触媒部など
に到達し劣化影響を及ぼす低分子シリコーンなどのガス
は、平均細孔径を100Å以下の制御したセラミック多
孔体で形成した円筒状収納で保護され、素子内部に到達
しないため、水素ガスセンサとしての安定動作および長
寿命が期待される。
In the same manner as in the hydrogen gas element of Example 1, the prepared hydrogen gas sensor element was used and stored in a cylindrical storage container 7 formed of a ceramic porous body having a controlled average pore diameter of 100 ° or less. Thus, a hydrogen gas sensor is formed. The cylindrical storage container 7 formed of a ceramic porous body having a controlled average pore diameter of 100 ° or less is produced by subjecting a sintered product of the ceramic porous body to a pore control coating treatment. The hydrogen gas sensor element can operate as a hydrogen gas sensor as in the first embodiment. With the configuration of the present embodiment,
Gases such as low-molecular-weight silicone that reach the electrode portion or the hydrogen oxidation catalyst portion of the hydrogen gas sensor element and cause deterioration are protected by a cylindrical housing formed of a controlled ceramic porous body having an average pore diameter of 100 mm or less. Since it does not reach the inside, stable operation and long life as a hydrogen gas sensor are expected.

【0058】(実施例5)図5は、本発明の実施例5の
水素ガスセンサの断面の概念図を示すものである。
(Embodiment 5) FIG. 5 shows a conceptual diagram of a cross section of a hydrogen gas sensor according to Embodiment 5 of the present invention.

【0059】実施例5においては、実施例4と近似して
いるが、実施例4の水素ガスセンサ素子が備えていた加
熱手段を削除して、収納容器7の外側に加熱手段を配置
したものである。図5において、8が収納容器7の外側
に配置した加熱手段である。8の加熱手段により、酸素
イオン導電性固体電解質および水素酸化触媒の動作に必
要な温度が確保される。収納容器の形成法等は、実施例
4と同様である。本実施例の構成により、実施例4の場
合と同様に、水素ガスセンサ素子の電極部または水素酸
化触媒部などに到達し劣化影響を及ぼす低分子シリコー
ンなどのガスは、平均細孔径を100Å以下の制御した
セラミック多孔体で形成した円筒状収納で保護され、素
子内部に到達しないため、水素ガスセンサとしての安定
動作および長寿命が期待される。
The fifth embodiment is similar to the fourth embodiment, except that the heating means provided in the hydrogen gas sensor element of the fourth embodiment is omitted, and the heating means is arranged outside the storage container 7. is there. In FIG. 5, reference numeral 8 denotes a heating unit arranged outside the storage container 7. The heating means of No. 8 secures the temperature required for the operation of the oxygen ion conductive solid electrolyte and the hydrogen oxidation catalyst. The method of forming the storage container and the like are the same as in the fourth embodiment. According to the configuration of the present embodiment, similarly to the case of the fourth embodiment, a gas such as low molecular weight silicone which reaches the electrode portion or the hydrogen oxidation catalyst portion of the hydrogen gas sensor element and causes deterioration has an average pore diameter of 100 ° or less. Since it is protected by the cylindrical housing formed of the controlled ceramic porous body and does not reach the inside of the element, stable operation and long life as a hydrogen gas sensor are expected.

【0060】(実施例6)図6は、本発明の実施例6の
水素ガスセンサの断面の概念図を示すものである。図6
において、実施例6の水素ガスセンサは、内部にヒータ
膜9を備えた絶縁性基板10上に酸素イオン導電性固体
電解質層2さらにパターン化してなる一対の白金電極層
3さらに積層して、片方の電極に支配的に流入する領域
に水素酸化触媒を備えた平均細孔径が100Å以下のセ
ラミック多孔体4で積層した構成を持つ。内部にヒータ
膜を備えた絶縁性基板を配するのは、実施例1、2など
で記載している具体的な加熱手段の一つである。
(Embodiment 6) FIG. 6 is a conceptual diagram showing a cross section of a hydrogen gas sensor according to Embodiment 6 of the present invention. FIG.
In the hydrogen gas sensor of the sixth embodiment, the oxygen ion conductive solid electrolyte layer 2 and a pair of patterned platinum electrode layers 3 are further laminated on an insulating substrate 10 having a heater film 9 therein, and It has a configuration in which a ceramic porous body 4 having a hydrogen oxidation catalyst and having an average pore diameter of 100 ° or less is laminated in a region where the dominant flow into the electrode is provided. Arranging an insulating substrate having a heater film therein is one of the specific heating means described in the first and second embodiments.

【0061】内部にヒータ膜を備えた絶縁性基板は、ア
ルミナなどのセラミックグリーンシートを一対のグリー
ンシートの状態で片方のシート基材に抵抗回路をパター
ン印刷などにより形成した後、接合し、焼結して形成さ
れる。セラミックの内部にヒータ回路を形成するため熱
の放散ロスおよび熱抵抗が少ないため、低消費電力型で
加熱の立ち上がり特性も良好な加熱手段となる。このよ
うにして構成した水素ガスセンサにおいて、その耐久特
性上、最も課題となる電極が十分に保護され、ゼロ点の
経時的なドリフトが極めて少ない信頼性の高い水素ガス
センサが得られることは、実施例1の場合と同様であ
る。
An insulating substrate having a heater film inside is formed by forming a ceramic green sheet of alumina or the like in a state of a pair of green sheets on one of the sheet bases by pattern printing or the like, and then bonding and firing. It is formed by tying. Since the heater circuit is formed inside the ceramic, the heat dissipation loss and the heat resistance are small, so that the heating means can be a low power consumption type heating device with good heating start-up characteristics. In the hydrogen gas sensor configured as described above, the most important electrode in terms of its durability characteristics is sufficiently protected, and a highly reliable hydrogen gas sensor with very little zero-point drift over time can be obtained. The same as in the case of 1.

【0062】以下に本発明の効果に関わる実験結果を記
載する。
The results of experiments relating to the effects of the present invention will be described below.

【0063】酸素イオン導電体として、イットリア安定
化ジルコニア(イットリア8mol%品)の市販焼結品(寸
法:10mm×10mm×0.35mm)を用いた。この片面
に一対の3×8mmの寸法の一対の白金電極パターンをマ
スキング治具を用いて、基板温度250℃でスパッタリ
ングで0.5μmの膜厚で白金電極を形成した。この電
極の端部から市販の白金ペーストを用いて、0.1mmの
径の白金リード線を取り出した。
As the oxygen ion conductor, a commercially available sintered product of yttria-stabilized zirconia (8% yttria product) (dimensions: 10 mm × 10 mm × 0.35 mm) was used. A pair of platinum electrode patterns having a dimension of 3 × 8 mm was formed on one surface of the pair by sputtering at a substrate temperature of 250 ° C. with a thickness of 0.5 μm using a masking jig. Using a commercially available platinum paste, a platinum lead wire having a diameter of 0.1 mm was taken out from the end of the electrode.

【0064】加熱手段としては、アルミナ基板に白金抵
抗膜を形成してリード線を接合したものを作製して用い
た。
As a heating means, a device in which a platinum resistance film was formed on an alumina substrate and lead wires were joined was used.

【0065】平均細孔径が100Å以下のセラミック多
孔体基材は、粒度分布および焼成温度を調整して作製し
たジルコニア多孔体基板(平均細孔径が0.1μmで寸
法が10mm×10mm×0.5mmに切断したもの)を用い
て、ジルコニアイソプロポキシドを主成分とするアルコ
キシド溶液に浸漬処理して細孔制御を行った。細孔制御
は、アルコキシドの20Wt%溶液を用いて、塗り重ねる
ことでより細かい細孔を作製するようにした。
A ceramic porous substrate having an average pore diameter of 100 ° or less is a zirconia porous substrate (average pore diameter of 0.1 μm and dimensions of 10 mm × 10 mm × 0.5 mm) prepared by adjusting the particle size distribution and firing temperature. Was cut into an alkoxide solution containing zirconia isopropoxide as a main component to control pores. The fine pores were controlled by applying a 20 Wt% solution of alkoxide and applying the same again.

【0066】なお、平均細孔径は、分角分子量法にて湿
式法で評価した。平均細孔径は、塗り重ね回数3回で、
平均細孔径は、約80Å程度で形成されていることが分
かった。更に多孔性基材を用いて、その半分の領域に白
金、パラジウム、酸化銀、酸化亜鉛、酸化錫、酸化イン
ジウムを担持させた。表面は着色したが、細孔の内部の
どこまで侵入したか不明であったので分析したが、多く
は表面から20μ程度までしか侵入していなかった。以
上で作製した各要素を積層して図1に示す構造の水素ガ
スセンサ素子を試作した。ガスセンサ素子を積層するた
めの接合剤は、市販の無機接着剤「スミセラム」(商品
名)を用いておこなった。対象物として、細孔制御を実
施しないサンプルも同様に試作した。
Incidentally, the average pore diameter was evaluated by a wet method according to a molecular weight cutoff method. The average pore diameter is 3 times
It was found that the average pore diameter was formed at about 80 °. Further, using a porous base material, platinum, palladium, silver oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium oxide were supported in half the area. Although the surface was colored, it was not clear how far inside the pores it had penetrated, so it was analyzed, but in most cases it penetrated only up to about 20 μm from the surface. Each element produced as described above was laminated to experimentally produce a hydrogen gas sensor element having the structure shown in FIG. The bonding agent for laminating the gas sensor elements was performed using a commercially available inorganic adhesive “Sumiceram” (trade name). As an object, a sample in which pore control was not performed was also prototyped.

【0067】上記の各水素ガスセンサ素子の350℃で
の500ppmの水素ガスに対する出力および1000ppm
の一酸化炭素に対する動作について評価した結果を下記
に示す。
The output of each of the above hydrogen gas sensor elements with respect to 500 ppm hydrogen gas at 350 ° C. and 1000 ppm
The results of evaluating the operation with respect to carbon monoxide are shown below.

【0068】(1)白金触媒:水素(55mV)、一酸化
炭素(30mV) (2)パラジウム触媒:水素(44mV)、一酸化炭素
(27mV) (3)酸化銀触媒:水素(30mV)、一酸化炭素(5m
V) (4)酸化亜鉛触媒:水素(50mV)、一酸化炭素(0
mV) (5)酸化錫触媒:水素(52mV)、一酸化炭素(0m
V) (6)酸化インジウム触媒:(48mV)、一酸化炭素
(0mV) 以上のように白金、パラジウムでは、水素ガスに対する
選択性が良くないが、その他の試作触媒では良好である
ことを確認した。
(1) Platinum catalyst: hydrogen (55 mV), carbon monoxide (30 mV) (2) Palladium catalyst: hydrogen (44 mV), carbon monoxide (27 mV) (3) Silver oxide catalyst: hydrogen (30 mV) Carbon oxide (5m
V) (4) Zinc oxide catalyst: hydrogen (50 mV), carbon monoxide (0
mV) (5) Tin oxide catalyst: hydrogen (52 mV), carbon monoxide (0 m
V) (6) Indium oxide catalyst: (48 mV), carbon monoxide (0 mV) As described above, it was confirmed that platinum and palladium had poor selectivity to hydrogen gas, but other prototype catalysts had good selectivity. .

【0069】さらに流通型の試験装置を用いて、50pp
mのシリコーン蒸気を通しての加速試験により、本試作
センサの耐久性を評価した。未処理品すなわち、0.1μ
mの平均細孔径の素子は、ゼロ点が100mV以上もずれ
た上に、約2時間で出力が出なくなった。これに対し
て、平均細孔径が100Å以下のものでは、50時間の
経過後もすべてセンサ出力は、変化がなかった。
Further, using a distribution type test apparatus, 50 pp
The durability of this prototype sensor was evaluated by an acceleration test through silicone vapor of m. Untreated product, ie 0.1μ
In the element having an average pore diameter of m, the zero point was shifted by 100 mV or more, and no output was obtained in about 2 hours. On the other hand, when the average pore diameter was 100 ° or less, the sensor output did not change even after 50 hours.

【0070】以上のように耐久性に関して有効な効果を
確認した。
As described above, an effective effect regarding durability was confirmed.

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明の水素ガスセンサは以上説明した
ような形態で実施され、次の効果が得られる。
The hydrogen gas sensor of the present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.

【0072】(1)水素ガスの検出に関し、フェールア
ウトの弱点をカバーすることが出来、素子構成の信頼性
が高く幅広い応用展開が考えられる。
(1) Regarding the detection of hydrogen gas, the weak point of fail-out can be covered, and the reliability of the element configuration is high and a wide range of applications can be considered.

【0073】(2)化学センサの実用面において、従来
から最大の課題とされていた耐久性に関して、妨害ガス
の水素ガスセンサ素子への到達を規制する細孔径制御セ
ラミック多孔体を用い、多孔体によりセンサの弱点にな
る電極をガードする構成により水素ガスセンサへの被毒
影響を持つ各種ガスを規制するまたは、完全にブロック
する効果により飛躍的な長寿命化が見込まれ、極めて高
信頼性の水素ガスセンサシステムが構築できる。
(2) In terms of the practical use of chemical sensors, with regard to durability, which has been the greatest problem in the past, a ceramic porous body having a controlled pore diameter for restricting the arrival of an interfering gas to the hydrogen gas sensor element is used. An extremely reliable hydrogen gas sensor that can control various gases that have a poisoning effect on the hydrogen gas sensor by protecting the electrode, which is a weak point of the sensor, or can dramatically increase the life by the effect of completely blocking it. A system can be built.

【0074】(3)構成がシンプルで、プロセス的な生
産性にも優れ、安価な水素ガスセンサが提供できる。
(3) It is possible to provide an inexpensive hydrogen gas sensor which has a simple structure, is excellent in process productivity, and is inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1における水素ガスセンサの断
面概念図
FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of a hydrogen gas sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2における水素ガスセンサの断
面概念図
FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of a hydrogen gas sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3における水素ガスセンサの断
面概念図
FIG. 3 is a conceptual sectional view of a hydrogen gas sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例4における水素ガスセンサの断
面概念図
FIG. 4 is a conceptual sectional view of a hydrogen gas sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例5における水素ガスセンサの断
面概念図
FIG. 5 is a conceptual sectional view of a hydrogen gas sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例6における水素ガスセンサの断
面概念図
FIG. 6 is a conceptual sectional view of a hydrogen gas sensor according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱手段 2 酸素イオン導電性固体電解質 3 白金電極 4 平均細孔径が100Å以下のセラミック多孔体 5 水素酸化触媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating means 2 Oxygen ion conductive solid electrolyte 3 Platinum electrode 4 Porous ceramic having an average pore diameter of 100 mm or less 5 Hydrogen oxidation catalyst

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鶴田 邦弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 梅田 孝裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2G004 BB04 BD04 BE12 BE22 BF12 BF14 BG09 BG13 BJ02 BK01 BK03 BL08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Takashi Niwa, Inventor 1006 Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Kunihiro Tsuruta 1006, Kadoma, Kazuma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co. 72) Inventor Takahiro Umeda 1006 Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term (reference) 2G004 BB04 BD04 BE12 BE22 BF12 BF14 BG09 BG13 BJ02 BK01 BK03 BL08

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】加熱手段および酸素イオン導電性固体電解
質および酸素イオン導電性固体電解質の同一面上に形成
した一対の白金電極を備え、前記白金電極に密着して平
均細孔径が100Å以下のセラミック多孔体を配し、さ
らに前記セラミック多孔体の一部の領域で片方の白金電
極に被検出ガスが支配的に流入する領域に水素酸化触媒
を備えてなる水素ガスセンサ。
1. A ceramic having a heating means, an oxygen ion conductive solid electrolyte, and a pair of platinum electrodes formed on the same surface of the oxygen ion conductive solid electrolyte, the ceramic having an average pore diameter of 100 ° or less in close contact with the platinum electrode. A hydrogen gas sensor comprising a porous body, and further comprising a hydrogen oxidation catalyst in a region where the gas to be detected predominantly flows into one platinum electrode in a partial region of the ceramic porous body.
【請求項2】加熱手段および酸素イオン導電性固体電解
質および酸素イオン導電性固体電解質の同一面上に形成
した一対の白金電極を備え、前記白金電極に密着して平
均細孔径が100Å以下のセラミック多孔体を配し、さ
らに前記セラミック多孔体の表面側で片方の白金電極に
被検出ガスが支配的に流入する部分に水素酸化触媒を含
有する多孔体を配してなる水素ガスセンサ。
2. A ceramic having a heating means, a pair of platinum electrodes formed on the same surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte and an oxygen ion conductive solid electrolyte, and having a mean pore diameter of 100 ° or less in close contact with said platinum electrode. A hydrogen gas sensor comprising a porous body, and a porous body containing a hydrogen oxidation catalyst at a portion of the surface of the ceramic porous body into which a gas to be detected flows into one platinum electrode.
【請求項3】加熱手段および酸素イオン導電性固体電解
質および酸素イオン導電性固体電解質の対向する表面上
に形成した一対の白金電極およびその片方の面に水素酸
化触媒を配した平均細孔径が100Å以下の特性を有す
るセラミック多孔体を備え、他方の面に平均細孔径が1
00Å以下の特性を有し水素酸化触媒を含まないセラミ
ック多孔体を備えてなる水素ガスセンサ。
3. A heating means, a pair of platinum electrodes formed on opposite surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte and the oxygen ion conductive solid electrolyte, and a hydrogen oxidation catalyst disposed on one surface of the pair of platinum electrodes has an average pore diameter of 100 °. It has a ceramic porous body having the following characteristics, and the other surface has an average pore diameter of 1
A hydrogen gas sensor comprising a ceramic porous body having a characteristic of not more than 00 ° and containing no hydrogen oxidation catalyst.
【請求項4】加熱手段および酸素イオン導電性固体電解
質および酸素イオン導電性固体電解質の同一面上に形成
した一対の白金電極を備え、片方の電極を水素酸化触媒
を含有する多孔体にて被覆して形成した素子を平均細孔
径が100Å以下のセラミック多孔体の容器の内部に収
納してなる水素ガスセンサ。
4. A heating means and a pair of platinum electrodes formed on the same surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte and an oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes is covered with a porous material containing a hydrogen oxidation catalyst. A hydrogen gas sensor in which the element formed as described above is housed in a container of a ceramic porous body having an average pore diameter of 100 ° or less.
【請求項5】酸素イオン導電性固体電解質および酸素イ
オン導電性固体電解質の同一面上に形成した一対の白金
電極を備え、片方の電極を水素酸化触媒を含有する多孔
体にて被覆して形成した素子を平均細孔径が100Å以
下の加熱手段を備えたセラミック多孔体の容器の内部に
収納してなる水素ガスセンサ。
5. An oxygen ion conductive solid electrolyte and a pair of platinum electrodes formed on the same surface of the oxygen ion conductive solid electrolyte, one of the electrodes being covered with a porous material containing a hydrogen oxidation catalyst. A hydrogen gas sensor comprising the element thus prepared and housed in a porous ceramic container provided with a heating means having an average pore diameter of 100 ° or less.
【請求項6】内部にヒータ膜を備えた絶縁性基板上に酸
素イオン導電性固体電解質層さらにパターン化してなる
一対の白金電極層さらに積層して、片方の電極に支配的
に流入する領域に水素酸化触媒を備えた平均細孔径が1
00Å以下のセラミック多孔体で積層してなる水素ガス
センサ。
6. An oxygen ion conductive solid electrolyte layer and a pair of patterned platinum electrode layers are further laminated on an insulating substrate provided with a heater film therein, and are formed in a region which flows predominantly into one electrode. Average pore size with hydrogen oxidation catalyst is 1
A hydrogen gas sensor laminated with a ceramic porous body of not more than 00 °.
【請求項7】水素酸化触媒として、マグネシウム、銀、
亜鉛、インジウム、錫、ゲルマニウム、シリコンの群か
ら選定した一種以上の元素の酸化物、複合酸化物を主成
分として用いてなる請求項1〜6のいずれか1項記載の
水素ガスセンサ。
7. As a hydrogen oxidation catalyst, magnesium, silver,
The hydrogen gas sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein an oxide or a composite oxide of one or more elements selected from the group consisting of zinc, indium, tin, germanium, and silicon is used as a main component.
【請求項8】酸素イオン導電性固体電解質が10μm以
下の薄膜を用いてなる請求項1〜7のいずれか1項記載
の水素ガスセンサ。
8. The hydrogen gas sensor according to claim 1, wherein the oxygen ion conductive solid electrolyte uses a thin film having a thickness of 10 μm or less.
【請求項9】セラミック多孔体が、アルミナ化合物もし
くはジルコニア化合物の群から選定してなる多孔体であ
る請求項1〜8項のいずれか1項記載の水素ガスセン
サ。
9. The hydrogen gas sensor according to claim 1, wherein the ceramic porous body is a porous body selected from the group consisting of an alumina compound and a zirconia compound.
【請求項10】セラミック多孔体が、アルミナ化合物も
しくはジルコニア化合物の群から選定してなる多孔体を
用いてその表面上にシリカ化合物または、ジルコニア化
合物の群から選定してなる一種以上の皮膜を形成した多
孔体である請求項1〜9のいずれか1項記載の水素ガス
センサ。
10. A ceramic porous body comprising a porous body selected from the group consisting of an alumina compound and a zirconia compound, and forming at least one film formed on the surface thereof from a silica compound or a zirconia compound. The hydrogen gas sensor according to claim 1, wherein the hydrogen gas sensor is a porous body.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007071642A (en) * 2005-09-06 2007-03-22 New Cosmos Electric Corp Hydrogen gas detection element and hydrogen gas detector
JP2010256165A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute Photoionization detector and method of detecting photoionization
JP2017207343A (en) * 2016-05-17 2017-11-24 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element
JP2019045297A (en) * 2017-09-01 2019-03-22 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
CN112382423A (en) * 2020-12-03 2021-02-19 深圳中广核工程设计有限公司 Hydrogen concentration measuring device and hydrogen measuring probe resistant to high temperature, high pressure and high humidity radiation
CN114001858A (en) * 2020-07-28 2022-02-01 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Capacitance type film vacuum gauge, plasma reaction device and film preparation method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007071642A (en) * 2005-09-06 2007-03-22 New Cosmos Electric Corp Hydrogen gas detection element and hydrogen gas detector
JP2010256165A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute Photoionization detector and method of detecting photoionization
JP2017207343A (en) * 2016-05-17 2017-11-24 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element
JP2019045297A (en) * 2017-09-01 2019-03-22 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
CN114001858A (en) * 2020-07-28 2022-02-01 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Capacitance type film vacuum gauge, plasma reaction device and film preparation method
CN114001858B (en) * 2020-07-28 2024-04-05 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Capacitive film vacuum gauge, plasma reaction device and film preparation method
CN112382423A (en) * 2020-12-03 2021-02-19 深圳中广核工程设计有限公司 Hydrogen concentration measuring device and hydrogen measuring probe resistant to high temperature, high pressure and high humidity radiation
CN112382423B (en) * 2020-12-03 2024-04-09 深圳中广核工程设计有限公司 Hydrogen concentration measuring device and hydrogen measuring probe resistant to high-temperature high-pressure high-humidity radiation

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