JP2006162365A - Hydrogen gas detection sensor - Google Patents
Hydrogen gas detection sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006162365A JP2006162365A JP2004352439A JP2004352439A JP2006162365A JP 2006162365 A JP2006162365 A JP 2006162365A JP 2004352439 A JP2004352439 A JP 2004352439A JP 2004352439 A JP2004352439 A JP 2004352439A JP 2006162365 A JP2006162365 A JP 2006162365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen gas
- film
- detection sensor
- catalyst
- gas detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、触媒を金属酸化物に分散担持した検知膜を用いた水素ガス検知センサに関し、触媒で水素ガスを解離して発生されるプロトン(H+)と電子(e)との反応によって、金属酸化物が還元されて電気抵抗が変化する特性を利用した水素ガス検知センサに関するものであり、特に、安全上水素ガスを含むガス漏洩の監視が必要な容器,配管、自動車、燃料電池、水素燃料改質器等に設置する水素ガス検知センサに関する。 The present invention relates to a hydrogen gas detection sensor using a detection film in which a catalyst is dispersedly supported on a metal oxide, and by reaction of protons (H + ) generated by dissociating hydrogen gas with a catalyst and electrons (e), The present invention relates to a hydrogen gas detection sensor that utilizes the property that electrical resistance changes due to reduction of metal oxides. In particular, containers, pipes, automobiles, fuel cells, hydrogen that require monitoring of gas leakage including hydrogen gas for safety The present invention relates to a hydrogen gas detection sensor installed in a fuel reformer or the like.
近年、地球環境保護や化石燃料の枯渇防止の観点から、クリーンかつ循環可能なエネルギーの活用が望まれており、その代用として、水素ガスが注目を浴びている。水素ガスにおいては、潜在的に豊富な燃料であり、環境負荷が少ないといった利点がある反面、爆発性が高い(爆発限界濃度が4%から75%と広い)、危険なガスであることが知られている。将来的に水素ガスをエネルギー源として普及させるには、システムを安心して利用するための安全対策が必要不可欠である。そのため、高速応答性を有し、高感度で、かつ信頼性に優れた水素ガス検知センサが望まれている。 In recent years, from the viewpoint of protecting the global environment and preventing the depletion of fossil fuels, it is desired to use clean and recyclable energy, and hydrogen gas is attracting attention as a substitute. Hydrogen gas is a potentially abundant fuel and has the advantage of low environmental impact, but is highly explosive (explosion limit concentration is wide from 4% to 75%) and is known to be a dangerous gas. It has been. In order to spread hydrogen gas as an energy source in the future, safety measures for using the system with confidence are indispensable. Therefore, a hydrogen gas detection sensor having high-speed response, high sensitivity, and excellent reliability is desired.
現在、水素ガス検知センサとしては接触燃焼方式、半導体方式、固体電解質方式、光検知方式などがあり、特に、金属酸化物を用いた半導体方式が代表的である。 Currently, there are a catalytic combustion method, a semiconductor method, a solid electrolyte method, a light detection method, and the like as a hydrogen gas detection sensor, and a semiconductor method using a metal oxide is representative.
従来の半導体方式の水素ガス検知センサの中には、基板上に2つの電極を設け、前記電極にまたがって検知層である三酸化タングステン(WO3)を設け、さらにその上に触媒層である白金(Pt)もしくはパラジウム(Pd)を形成した水素ガス検知センサ(例えば、特許文献1参照。)や、三酸化タングステン(WO3)を主成分とする検知膜と、この検知層の表面に配置された電極と、前記検知膜の表面に設けた水素ガスを解離する触媒層とを備え、さらに前記検知層を加熱し、雰囲気の温度の低下における感度低下を防ぐためにヒータを設けた検知層と触媒層が積層された積層型水素ガス検知センサが知れている。(例えば、特許文献2参照。)
また、絶縁基板上に白金(Pt)触媒を三酸化タングステン(WO3)に分散担持した検知膜を形成し、前記三酸化タングステン(WO3)上に白金(Pt)により電極を作成した白金分散型酸化タングステンの水素ガス検知センサの研究もなされている。(例えば、非特許文献1参照。)
これらの水素ガス検知センサは、触媒で水素ガスをプロトン(H+)と電子(e)に解離し、前記触媒で発生したプロトン(H+)、電子(e)と三酸化タングステン(WO3)との反応でタングステンブロンズが形成され、これに伴って検知膜の導電率が変化し、前記導電率を検出することで、水素ガスの検知を行うものである。
Further, a platinum dispersion in which a detection film in which a platinum (Pt) catalyst is dispersedly supported on tungsten trioxide (WO 3 ) is formed on an insulating substrate, and an electrode is formed on the tungsten trioxide (WO 3 ) with platinum (Pt). Research has been conducted on hydrogen gas detection sensors of type tungsten oxide. (For example, refer
These hydrogen gas detection sensors dissociate hydrogen gas into protons (H + ) and electrons (e) by a catalyst, and protons (H + ), electrons (e) and tungsten trioxide (WO 3 ) generated by the catalyst. As a result, tungsten bronze is formed, and the conductivity of the detection film changes accordingly, and hydrogen gas is detected by detecting the conductivity.
しかしながら、上記の水素ガス検知センサでは以下のような課題がある。 However, the above hydrogen gas detection sensor has the following problems.
検知膜と触媒膜が積層されたセンサにおいては、触媒膜にパラジウム(Pd)を用いた場合、水素曝露を繰り返すとパラジウム(Pd)膜にクラックが入る等、その性状が不可逆的に変化し、センサ特性が劣化するという問題がある。また、触媒膜に白金(Pt)を用いた場合、白金(Pt)が一酸化炭素(CO)と強く結合する性質があるため、雰囲気ガス中に一酸化炭素(CO)が存在すると、白金(Pt)の表面が一酸化炭素(CO)によって被毒されてしまい、水素ガスをプロトン(H+)と電子(e)に解離出来なくなり、水素ガスの検出が出来なくなるという問題がある。 In the sensor in which the detection film and the catalyst film are laminated, when palladium (Pd) is used for the catalyst film, the property changes irreversibly, such as cracking in the palladium (Pd) film when hydrogen exposure is repeated. There is a problem that sensor characteristics deteriorate. In addition, when platinum (Pt) is used for the catalyst film, platinum (Pt) has a property of strongly binding to carbon monoxide (CO). Therefore, if carbon monoxide (CO) is present in the atmospheric gas, platinum (Pt) There is a problem in that the surface of Pt) is poisoned by carbon monoxide (CO), hydrogen gas cannot be dissociated into protons (H + ) and electrons (e), and hydrogen gas cannot be detected.
また、白金分散型酸化タングステンにおいては、水素ガス検知センサの設置雰囲気の湿度の影響を大きく受け、水素濃度を一定にして湿度のみを変えた場合、低湿度のとき導電率が高く、高湿度のとき導電率が低くなるという湿度依存性の問題がある。また、湿度センサなどを設置し、設置雰囲気の湿度を検知し、その結果をもとに補正を行うことも可能だが、センサの小型化の妨げとなる他、コスト高にもつながってしまう。 In addition, platinum dispersed tungsten oxide is greatly affected by the humidity of the atmosphere in which the hydrogen gas detection sensor is installed. When only the humidity is changed with the hydrogen concentration kept constant, the conductivity is high at low humidity and high humidity. Sometimes there is a humidity dependency problem that the conductivity is low. It is also possible to install a humidity sensor or the like to detect the humidity of the installation atmosphere and make corrections based on the result, but this hinders downsizing the sensor and also increases costs.
さらに、一般的に水素ガスを検知する応答時間は安全性の確保のため高速応答性である必要があるが、応答時間が非常に遅いといった問題もある。 Furthermore, the response time for detecting hydrogen gas generally needs to be high-speed response to ensure safety, but there is also a problem that the response time is very slow.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、触媒の耐被毒性を向上させ、湿度依存性を除去し、且つ高速応答性を可能とした水素ガス検知センサを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a hydrogen gas detection sensor that improves the poisoning resistance of a catalyst, removes humidity dependency, and enables high-speed response. .
従来の課題を解決するために、本発明の水素ガス検知センサは、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、前記基板に積層される水素ガスを解離して当該水素ガスを検知する検知膜と、雰囲気ガスに暴露されない構造で前記基板又は検知膜に接して形成される電気的に導電性を有する一対の電極と、を備え、前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記触媒は前記検知膜を構成する金属酸化物の粒子より径の小さい粒子を前記金属酸化物の粒子上に分散担持する粒子構造を有することを特徴としたものである。 In order to solve the conventional problems, a hydrogen gas detection sensor according to the present invention is a hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas, comprising an electrically insulating substrate and a hydrogen gas laminated on the substrate. A detection film that dissociates and detects the hydrogen gas; and a pair of electrically conductive electrodes that are formed in contact with the substrate or the detection film in a structure that is not exposed to atmospheric gas, the detection film comprising: , metal conductivity increases by the reaction of adsorbed hydrogen gas and protons (H +) and electrons protons generated in the catalyst and the effect it has the effect of dissociation in (e) (H +) and electrons (e) The catalyst comprises an oxide, and the catalyst has a particle structure in which particles having a diameter smaller than that of the metal oxide constituting the detection film are dispersedly supported on the metal oxide particles.
また、本発明の水素ガス検知センサは、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、前記基板上に積層される水素ガスを検出する検知膜と、前記検知膜の導電性を測定するため前記検知膜に接して形成されると共に水素ガスや炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに対して触媒活性を有さない金属からなる電極と、を備え、前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と、当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記触媒は前記検知膜を構成する金属酸化物の粒子より径の小さい粒子を前記金属酸化物の粒子上に分散担持する粒子構造を有することを特徴としたものである。 Further, the hydrogen gas detection sensor of the present invention is a hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas, an electrically insulating substrate, a detection film for detecting hydrogen gas laminated on the substrate, An electrode made of a metal that is formed in contact with the sensing film to measure the conductivity of the sensing film and has no catalytic activity against a reducing gas such as hydrogen gas, hydrocarbon gas, or carbon monoxide gas When, wherein the sensing layer comprises a catalyst having an action to dissociate adsorbed hydrogen gas and protons (H +) to the electronic (e), protons generated in the acting and (H +) electronic (e) The catalyst has a particle structure in which particles having a diameter smaller than the metal oxide particles constituting the detection film are dispersed and supported on the metal oxide particles. It is characterized by .
また、本発明の水素ガス検知センサは、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、前記基板に積層される水素ガスを解離して当該水素ガスを検知する検知膜と、雰囲気ガスに暴露されない構造で前記基板又は検知膜に接して形成される電気的に導電性を有する一対の電極と、を備え、前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記検知膜を所定の温度に加熱する加熱手段を備えることを特徴としたものである。 The hydrogen gas detection sensor of the present invention is a hydrogen gas detection sensor that detects hydrogen gas, and dissociates the electrically insulating substrate from the hydrogen gas stacked on the substrate to remove the hydrogen gas. A detection film for detection, and a pair of electrically conductive electrodes formed in contact with the substrate or the detection film in a structure not exposed to atmospheric gas, the detection film adsorbing hydrogen gas proton (H +) and a metal oxide conductivity is increased by reaction of protons generated in the catalyst and the effect of having an effect of dissociation and (H +) and electrons (e) to an electronic (e), the detection A heating means for heating the film to a predetermined temperature is provided.
また、本発明の水素ガス検知センサは、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、前記基板上に積層される水素ガスを検出する検知膜と、前記検知膜の導電性を測定するため前記検知膜に接して形成されると共に水素ガスや炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに対して触媒活性を有さない金属からなる電極と、を備え、前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と、当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記検知膜を所定の温度に加熱する加熱手段を備えることを特徴としたものである。 Further, the hydrogen gas detection sensor of the present invention is a hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas, an electrically insulating substrate, a detection film for detecting hydrogen gas laminated on the substrate, An electrode made of a metal that is formed in contact with the sensing film to measure the conductivity of the sensing film and has no catalytic activity against a reducing gas such as hydrogen gas, hydrocarbon gas, or carbon monoxide gas When, wherein the sensing layer comprises a catalyst having an action to dissociate adsorbed hydrogen gas and protons (H +) to the electronic (e), protons generated in the acting and (H +) electronic (e) And a heating means for heating the detection film to a predetermined temperature.
また、本発明の水素ガス検知センサは、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、前記基板に積層される水素ガスを解離して当該水素ガスを検知する検知膜と、前記基板又は検知膜のいずれかの一に接して形成される電気的に導電性を有する一対の電極と、を備え、前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記検知膜を500Cから1500C所定の温度に加熱する加熱手段を備えることを特徴としたものである。 The hydrogen gas detection sensor of the present invention is a hydrogen gas detection sensor that detects hydrogen gas, and dissociates the electrically insulating substrate from the hydrogen gas stacked on the substrate to remove the hydrogen gas. A detection film for detection, and a pair of electrically conductive electrodes formed in contact with either the substrate or the detection film, wherein the detection film absorbs hydrogen gas and absorbs protons ( H + ) and a catalyst having a function of dissociating into electrons (e) and a metal oxide whose conductivity is increased by the reaction of protons (H + ) and electrons (e) generated by the action, A heating means for heating to a predetermined temperature from 50 0 C to 150 0 C is provided.
本発明の水素ガス検知センサによれば、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、電気的に導電性を有する雰囲気ガスに暴露されない構造である一対の電極と、水素ガスを解離し、検知する検知膜とを備え、前記検知膜は水素ガスを吸着して最終的にプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と前記作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記触媒は前記検知膜を構成する金属酸化物の粒子より径の小さい粒子を前記金属酸化物の粒子上に分散担持する粒子構造を有することにより、一酸化炭素ガスに水素ガス検知センサが暴露されても、水素ガス感度の劣化がない耐被毒性の優れた水素ガス検知センサを実現することができる。
また、本発明の水素ガス検知センサによれば、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、電気的に導電性を有する雰囲気ガスに暴露されない構造である一対の電極と、水素ガスを解離し、検知する検知膜とを備え、前記検知膜は水素ガスを吸着して最終的にプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と前記作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記検知膜を所定の温度に加熱する加熱手段を備えることによって、水素ガス検知センサの設置雰囲気における湿度依存性の影響を受けなくなり、且つ、高速応答性を可能とすることができる。
According to the hydrogen gas detection sensor of the present invention, a hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas, which is a structure that is not exposed to an electrically insulating substrate and an electrically conductive atmospheric gas. And a detection film for dissociating and detecting hydrogen gas, the detection film adsorbing hydrogen gas and finally dissociating into protons (H + ) and electrons (e) and the catalyst The catalyst comprises a metal oxide whose conductivity is increased by a reaction between protons (H + ) and electrons (e) generated by the action, and the catalyst has particles smaller in diameter than the metal oxide particles constituting the detection film. By having a particle structure dispersed and supported on metal oxide particles, a hydrogen gas detection sensor with excellent poisoning resistance that does not deteriorate in hydrogen gas sensitivity even if the hydrogen gas detection sensor is exposed to carbon monoxide gas. Realize It can be.
Further, according to the hydrogen gas detection sensor of the present invention, the hydrogen gas detection sensor detects hydrogen gas and has a structure that is not exposed to an electrically insulating substrate and an electrically conductive atmospheric gas. A catalyst having a pair of electrodes and a detection film for dissociating and detecting hydrogen gas, the detection film adsorbing hydrogen gas and finally dissociating into proton (H + ) and electron (e) And a hydrogen oxide gas comprising a heating means for heating the detection film to a predetermined temperature, comprising a metal oxide whose conductivity is increased by a reaction between protons (H + ) and electrons (e) generated by the above action. It is not affected by the humidity dependency in the installation atmosphere of the detection sensor, and high-speed response can be achieved.
以下に、本発明の水素ガス検知センサの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Embodiments of the hydrogen gas detection sensor of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
実施例1においては、本発明における水素ガス検知センサの構造、材料、動作原理、作成方法について述べるとともに、本発明の水素ガス検知センサを用いて耐被毒性、湿度依存性、応答性について評価した結果を述べる。 In Example 1, the structure, material, operation principle, and preparation method of the hydrogen gas detection sensor of the present invention are described, and the poisoning resistance, humidity dependency, and responsiveness were evaluated using the hydrogen gas detection sensor of the present invention. State the results.
水素ガス検知センサの構造について図1から図5を用いて説明する。 The structure of the hydrogen gas detection sensor will be described with reference to FIGS.
本発明の水素ガス検知センサの主な構成要素としては、電気的に絶縁性を有する基板1と、電気的に導電性を有する電極2と、水素ガスを吸着して最終的にプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と前記作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物よりなる検知膜3から構成されている。実際には、図1に示すように、電気的に絶縁性を有する基板1と、前記同一基板1上に設けられた一対の電極2と、前記電極2を覆うように形成された検知膜3とで構成されており、電極2に用いられる金属は水素ガス検知センサの使用上350℃以上の耐熱性を有する金属を用いる必要があり、このような金属は、水素ガスや炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに対して活性を有する。したがって水素ガスに対する選択性を有し、再現性の高い水素ガス検知センサを実現するためには、電極2は雰囲気ガスに暴露されない構造である必要がある。また、このほかの構造として、図2に示すように、電気的に絶縁性を有する基板1上に検知膜3を設け、前記検知膜3上に水素ガスに対して触媒活性の少ない一対の電極を形成しても良い。
The main components of the hydrogen gas detection sensor of the present invention include an electrically
あるいは、図2に示すように、検知膜3上にガスに活性のある金属触媒からなる電極2が使用される場合には、図3に示すように、電極2が雰囲気ガスに直接暴露されず、かつセンサの被毒をもたらすような還元性ガスを透過させない保護膜9で覆われていれば良い。なお電極2がガスに不活性な場合は、保護膜9は設けても設けなくても構わない。
Alternatively, as shown in FIG. 2, when the
加熱手段4を有する場合については、図4及び図5に示すように、図1及び図2の構造の水素ガス検知センサにおいて電極2と検知膜3が積層されていない基板1の面に、加熱手段4を形成させている。また、図6に示すように、電気的に絶縁性を有する基板1上に加熱手段4を設け、加熱手段4を覆うように、絶縁膜5を形成し、前記絶縁膜5上に一対の電極を設け、前記電極2を覆うように検知膜3を形成しても良い。
In the case where the heating means 4 is provided, as shown in FIGS. 4 and 5, in the hydrogen gas detection sensor having the structure shown in FIGS. 1 and 2, heating is performed on the surface of the
また、加熱手段4であるヒータを図6と類似の構成で、電極2を検知膜3の上に形成する構成でもよい。即ち、図6と同様に電気的に絶縁性を有する基材1上に加熱手段4を設け、加熱手段4を覆うように、絶縁膜5を形成し、絶縁膜5上に検知膜3を形成し、検知膜3上に一対の電極2を形成しても良い(図示せず)。構造としては、以上の構造に限られるものではない。更に、図6に類似であるが、図7に示すように、加熱手段4を検知膜3が積層されていない側の絶縁性基板1上に形成し、更に加熱手段4を絶縁層5で覆う構造でもよい。
Further, the heater as the
次に検知膜の構造を説明する。図8において、検知膜3は粒径15nmから100nmの粒子金属酸化物18の集合体で構成され、隙間を有する。隙間は、検知膜3作成時において熱処理する際に、後述の金属酸化物18の合成材料であるゾルゲル溶液に含まれる水やアルコールの溶媒成分が蒸発することで形成される。金属酸化物18の集合体の隙間は、ガスの吸着に関係し、隙間が多いほど水素ガスの吸着面積が多くなり、水素ガス感度は向上する。金属酸化物18の表面には、粒径1nm〜35nmの触媒19が分散担持されている。分散担持とは図8に示すように金属酸化物18中に触媒19が粒子となって散らばって存在し、その中の金属酸化物18と触媒19が吸着された状態を示している。
Next, the structure of the detection film will be described. In FIG. 8, the detection film 3 is composed of an aggregate of
金属酸化物18粒子に吸着している、触媒19粒子は、金属酸化物18粒子径より 、触媒19粒子径が小さい方が好ましく、触媒19は金属酸化物18の粒子の表面に露出する面積が広いほど、水素ガスの吸着解離作用が大きくなり、プロトン(H+)生成量が多くなる。図8では、金属酸化物18の粒子表面に複数の触媒19が存在するように示されているが、金属酸化物18の粒子表面の触媒19の個数を限定するものではない。
The
次に水素ガス検知センサが構成される材料について説明する。 Next, materials that constitute the hydrogen gas detection sensor will be described.
基板1は、絶縁性を有するものであれば如何なる材質でも良いが、検知膜3の焼結時の加熱温度が350℃以上であるため、耐熱性の高い材料である必要がある。好ましくは、石英(SiO2)、表面に絶縁処理された(例えば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)、窒化アルミ(AlN)、アルミナ(Al2O3)またはこれらの複合膜が形成施された)シリコン基板(SiO2)、窒化アルミ(AlN)、アルミナ(Al2O3)などを用いることができる。
The
次に電極2は、図1、図4、図6、図7に示すように、基板1上または絶縁膜5と検知膜3の間に電極2が形成されている構造であれば電極2は雰囲気ガスに暴露されないので、電気的な導電性があり、検知膜3の焼結温度である約350℃以上で安定である材料を用いることができる。好ましくは、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)白金(Pt)、金(Au)などの金属及び合金や炭素(C)などを用いることが可能である。
Next, as shown in FIGS. 1, 4, 6, and 7, the
また、図2、図5に示すように、電極2が検知膜3上に形成され、雰囲気ガスに曝される場合、電気的な導電性があり、検知膜5の焼結温度である約350℃以上で安定し、且つ、電極2自体が酸化しにくく、雰囲気ガス中の水素ガスに不活性な金属であれば用いることが出来る。好ましくは、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)が用いられる。また、炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに不活性な金属としては、銀(Ag)を用いることが出来る。また、電極2が炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに活性な場合には図3に示したように電極2が雰囲気ガスに直接暴露しないように保護膜9を設ければ活性な金属でも用いることができる。
As shown in FIGS. 2 and 5, when the
次に検知膜3は水素ガスを吸着して最終的にプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と前記作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物に分散担持してなるものであって、検知膜3中の触媒材料としては、水素ガスを吸着しプロトン(H+)と電子(e)に解離するものであればよく、好ましくは、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)を用いることができる。また、検知膜3中の金属酸化物材料としては、触媒によって解離されたプロトン(H+)と電子(e)によって導電率が増加する材料であれば如何な材料でもよい。好ましくは、プロトン(H+)と電子(e)が注入されることにより、不定比化合物を形成し、導電率が増加する金属酸化物である三酸化モリブデン(MnO3)、三酸化タングステン(WO3)、二酸化チタン(TiO2)、五酸化バナジウム(V2O5)、酸化ニッケル(NiO2)、水酸化イリジウム(Ir(OH)n)などを用いることが可能である。 Then sensing film 3 of protons generated by the action with a catalyst having an action to dissociate the final protons by adsorbing hydrogen gas (H +) and electrons (e) and (H +) and electrons (e) Dispersed and supported on a metal oxide whose conductivity is increased by the reaction, and the catalyst material in the detection film 3 is one that adsorbs hydrogen gas and dissociates into protons (H + ) and electrons (e). And preferably palladium (Pd), iridium (Ir), or platinum (Pt) can be used. The metal oxide material in the detection film 3 may be any material as long as the conductivity is increased by protons (H + ) and electrons (e) dissociated by the catalyst. Preferably, by injecting protons (H + ) and electrons (e), a non-stoichiometric compound is formed, and molybdenum trioxide (MnO 3 ) or tungsten trioxide (WO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), nickel oxide (NiO 2 ), iridium hydroxide (Ir (OH) n ), and the like can be used.
次に、加熱手段4としては、直接加熱を行う方法や外部から間接的に加熱を行う方法などを用いることが可能であり、図4から図7に記した加熱方法は、直接加熱を行う方法の実施例であり、具体的には薄膜を用いたヒータである。本発明はこれに限られるものではなく、市販されているセラミックヒータなどを検知膜が積層されていない側の前記絶縁性基板の上に固定して用いても良い(図示せず)。 Next, as the heating means 4, it is possible to use a method of directly heating or a method of indirectly heating from the outside, and the heating method described in FIGS. 4 to 7 is a method of directly heating. Specifically, the heater uses a thin film. The present invention is not limited to this, and a commercially available ceramic heater or the like may be used by being fixed on the insulating substrate on the side where the detection film is not laminated (not shown).
また、図4から図6に示すように、加熱手段4としてヒータを用いた場合、検知膜3を常温から350℃以下に加熱できればよく、図4及び図5に示すように、加熱手段4であるヒータが雰囲気ガスに暴露される場合、酸化されにくい材料を用いることが好ましい。具体的には、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などの金属及びこれらを含む合金を用いることが出来る。また、上記とは別に、図6及び図7に示すように、ヒータを絶縁膜5で覆うことによって、ヒータの酸化防止を行い、酸化しやすいヒータ材料も使用可能となる。絶縁膜5材料としては、二酸化ケイ素(SiO2)、窒化珪素(Si3N4)、窒化アルミ(AlN)、アルミナ(Al2O3)などを用いることが出来る。
Also, as shown in FIGS. 4 to 6, when a heater is used as the heating means 4, it is sufficient that the detection film 3 can be heated from room temperature to 350 ° C. or less. As shown in FIGS. When a heater is exposed to atmospheric gas, it is preferable to use a material that is not easily oxidized. Specifically, metals such as nickel (Ni), platinum (Pt), tungsten (W), molybdenum (Mo), and alloys containing these metals can be used. In addition to the above, as shown in FIGS. 6 and 7, by covering the heater with the insulating
また、図3に示すように、電極2の保護膜12は二酸化ケイ素(SiO2)、窒化珪素(Si3N4)、窒化アルミ(AlN)、アルミナ(Al2O3)など無機膜または、エポキシ、ポリイミド、ポリフッ化エチレンなど耐熱性有機膜、あるいはこれらを含む絶縁性の保護膜で且つ、ガス透過性が低い膜であれば良い。
As shown in FIG. 3, the
本発明の水素ガス検知センサの動作原理について説明する。 The operation principle of the hydrogen gas detection sensor of the present invention will be described.
動作原理としては、雰囲気ガス中に水素ガスが存在すると、はじめに、触媒粒子上に水素ガスが解離吸着し、次式に示すように、吸着水素原子(Had)となる。 As a principle of operation, when hydrogen gas is present in the atmospheric gas, first, the hydrogen gas is dissociated and adsorbed on the catalyst particles to become adsorbed hydrogen atoms (H ad ) as shown in the following equation.
H2 → 2Had
この吸着水素原子は、次式に示すように、スピルオーバーによって触媒粒子から検知膜3の主成分である金属酸化物上に拡散するとともに、最終的にプロトン(H+)と電子(e)となって酸化物内に注入される。
H 2 → 2H ad
As shown in the following equation, the adsorbed hydrogen atoms diffuse from the catalyst particles onto the metal oxide which is the main component of the detection film 3 by spillover, and finally become protons (H + ) and electrons (e). And injected into the oxide.
Had → H+ + e-
XH+ + Xe- + MyOz → HxMyOz (M:金属)
前記検知膜3の主成分である金属酸化物(MyOz)はほぼ絶縁体であり、水素が存在しない雰囲気では、検知膜3は電気的に高い抵抗を有する。一方、水素存在下で上記反応が起こり、良導体である不定比化合物(HxMyOz)が生成すると、検知膜3の導電率は高くなる。
H ad → H + + e -
XH + + Xe - + M y O z → H x M y O z (M: metal)
The main component metal oxide which is a detection film 3 (M y O z) is substantially an insulator, in the atmosphere there is no hydrogen, detection film 3 has an electrically high resistance. On the other hand, the reaction occurs in the presence of hydrogen, the non-stoichiometric compound is a good conductor (H x M y O z) is produced, the conductivity of the sensing film 3 is increased.
一方、水素が存在しない大気雰囲気に戻れば、次式に示すように、大気中の酸素ガスによって不定比化合物(HxMyOz)が酸化され、金属酸化物(MyOz)が再生する。これに伴って検知膜3の導電率は低くなり、もとの絶縁性の状態に復帰する。 On the other hand, Returning to the atmosphere there is no hydrogen, as shown in the following equation, non-stoichiometric compound with oxygen gas in the atmosphere (H x M y O z) is oxidized, a metal oxide (M y O z) is Reproduce. Along with this, the conductivity of the detection film 3 becomes low and returns to the original insulating state.
HxMyOz + (X/4) O2 → MyOz + (X/2)H2O
以上のような動作原理によって、雰囲気ガスに含まれる水素ガス濃度に応じて変化する検知膜3の導電率を測定することによって水素ガスの検出が可能となる。
H x M y O z + ( X / 4)
Based on the principle of operation as described above, hydrogen gas can be detected by measuring the conductivity of the sensing film 3 that changes in accordance with the concentration of hydrogen gas contained in the atmospheric gas.
電極2の形成方法としては、印刷法、蒸着法等を用いることが可能である。今回は、スパッタ蒸着法を用いて電極の形成を行った。電極2の形状は、成膜後にフォトリソグラフィーによってパターン形成後、イオンミリングや乾式エッチングなどの物理エッチングや、また化学エッチングで形成できる。あるいは、成膜前に所望のパターン形成するリフトオフを用いることもできる。あるいは、成膜時にメタルマスクを装着し、メタルマスクを介して成膜することもできる。あるいは、上記金属を含む金属ペーストを用いて印刷法やインクジェット法でパターン形成後、所定の加熱処理によりパターン形成することができる。今回は、任意の電極形状のメタルマスクを用いて、任意の形状を得ている。電極2の膜厚は、スパッタ時間とスパッタ電力で調整を行い、100nmから1000nmとした。
As a method for forming the
次に、検知膜3の形成方法としては、触媒を金属酸化物に分散担持してなるものであって、この様な構造が形成できる形成方法であれば如何なる方法でも良い。例えば蒸着法、浸漬法、ゾルゲル法等が上げられる。今回はゾルゲル法を用いて金属酸化物を形成させるための前駆体となる金属酸塩(一例としてナトリウム塩を挙げる)水溶液を陽イオン交換樹脂により、ナトリウムイオン(Na+)とプロトン(H+)を交換させたゾルゲル溶液を作成し、そこに、触媒前駆体である金属錯塩を純水に溶解させた溶液を加えて均一に分散混合し、この混合したゾルゲル溶液を、検知膜3を形成する面に塗布した。その後、塗布した膜を焼成して形成を行った。また、塗布方法としては、スピンコート法、ディップコート法、ディスペンス法などを用いることが可能である。 Next, as a method of forming the detection film 3, any method may be used as long as it is a method in which a catalyst is dispersedly supported on a metal oxide and can form such a structure. For example, a vapor deposition method, a dipping method, a sol-gel method, etc. can be raised. In this case, sodium ion (Na + ) and proton (H + ) aqueous solution of metal acid salt (for example, sodium salt) is used as a precursor for forming metal oxide using sol-gel method. A solution in which a metal complex salt as a catalyst precursor is dissolved in pure water is added and uniformly dispersed and mixed, and this mixed sol-gel solution is formed into a detection film 3. It was applied to the surface. Thereafter, the applied film was baked to form. As a coating method, a spin coating method, a dip coating method, a dispensing method, or the like can be used.
また、加熱手段4であるヒータの形成方法としては、印刷法、蒸着法等を用いることが可能である。今回はスクリーン印刷法を用いて基板1上に加熱手段4のヒータパターンを形成し、その後、前記基板1に形成した加熱手段4のヒータ4パターンを室温で十分乾燥させた後、電気炉にて高温で1時間焼成を行った。膜厚としては、0.5μmから500μmであれば良い。
Further, as a method for forming the heater which is the
以下に本発明における水素ガス検知センサを用いた耐被毒性の実験結果を示す。 The experimental results of poisoning resistance using the hydrogen gas detection sensor of the present invention are shown below.
今回、実験に使用した、水素ガス検知センサを図1に示す。水素ガス検知センサについては以下のよう作成した。 The hydrogen gas detection sensor used in this experiment is shown in FIG. The hydrogen gas detection sensor was created as follows.
基板1として石英(SiO2)基板1を用いた。基板1のサイズとしては、縦10mm、横30mm、厚さ1mmの基板1を使用した。また、基板1は、中性洗剤(商品名:シュンマ)を用いて超音波洗浄を行い、純水にて数回リンスを行い、その後、沸騰させたイソプロピルアルコール(IPA)に浸漬し洗浄を行った。
A quartz (SiO 2 )
次に、基板1の一方の面に、スパッタ蒸着法を用いて一対の金(Au)電極2を形成した。電極2は、電極間距離が0.5mm、電極長さが39mmの櫛型電極をメタルマスクにて作成した。電極2の膜厚は100nmとした。
Next, a pair of gold (Au)
次に、検知膜3については、一対の電極2を覆うように、触媒を白金(Pt)とし、金属酸化物を酸化タングステン(WO3)として、白金分散型酸化タングステンである検知膜3を形成した。形成方法としては、ゾルゲル法を用いた。具体的には、まず、タングステン酸ナトリウム二水和物(Na2WO4・2H2O:純正科学株式会社)41.2gをメスフラスコに取り、純水を加えて250mLに調製し、0.5mol/Lの無色透明のタングステン酸ナトリウム(Na2WO4)水溶液を得た。次に、陽イオン交換樹脂(アンバーライトIR120B Na:オルガノ株式会社)をカラム塔に充填し、タングステン酸ナトリウム(Na2WO4)水溶液を通過させ、タングステン酸ナトリウム(Na2WO4)水溶液のナトリウムイオン(Na+)をプロトン(H+)に交換し、薄黄色のタングステン酸(H2WO4)水溶液を得た。タングステン酸(H2WO4)水溶液13mLに触媒金属であるヘキサクロロ白金酸(H2PtCl6・6H2O:和光純薬工業株式会社)を純水に、0.5mol/L溶解させた水溶液を4mLと、エタノールを8mL加えて均一に分散混合し、白金分散型酸化タングステンのゾルゲル溶液を合成した。上記ゾルゲル溶液を電極2を設けた基板1の一面を覆うように一様に滴下し、スピンコータを用いて均一なゾルゲル溶液の塗布を行った。その後、室温にて1時間乾燥させた後、電気炉を用いて200℃で1時間仮焼成した後、さらに、500℃で1時間焼成してから室温に冷却した。このときの検知膜3の膜厚は250nmであった。
Next, with respect to the detection film 3, the detection film 3 made of platinum-dispersed tungsten oxide was formed by using platinum (Pt) as a catalyst and tungsten oxide (WO3) as a metal oxide so as to cover the pair of
検知膜3の導電率測定方法としては、電極2から導電率測定用リード線6を接続させ、LCRメータ(Agilent Technologies 製品番号:4263B)8を接続し計測を行った。今回はLCRメータ8によって、電圧1V、周波数1kHzの高周波を与えて検知膜3の導電率の測定を行った。
As a method for measuring the conductivity of the detection film 3, a
次に、実験設備として以下のような設備を用いて実験をおこなった。 Next, an experiment was conducted using the following equipment as experimental equipment.
上記水素ガス検知センサを図9に示すように密閉された容器11に設置する。この容器11にはガス導入口12とガス排出口13を有しており、ガス導入口12から、水素ガスボン15と圧縮空気ボンベ16と一酸化炭素ガスボンベが接続されている。また、各ボンベから導入されるガスは加湿器14により任意の湿度に調整を行ってから容器内に流入するように配管されている。
The hydrogen gas detection sensor is installed in a sealed
最初に水素ガス検知センサの耐被毒性の実験結果を図10に示す。 First, FIG. 10 shows the experimental results of the poisoning resistance of the hydrogen gas detection sensor.
図1に示す構造の水素ガス検知センサの耐被毒性を明確化するために、比較として、図13に示す、検知層21に三酸化タングステン(WO3)と検知層22に白金(Pt)を用いた従来型の積層型水素ガス検知センサを準備し、比較を行った。実験結果を図10に示す。
In order to clarify the poisoning resistance of the hydrogen gas detection sensor having the structure shown in FIG. 1, for comparison, tungsten trioxide (WO 3 ) is used for the
測定条件は、図9に示すように、室温に保持された容器11にそれぞれの水素ガス検知センサ20を設置し、一酸化炭素ガスボンベから100vol.%の純一酸化炭素ガスをガス導入口12から導入させ、それぞれの水素ガス検知センサを上記雰囲気にて12時間暴露し、その後、一酸化炭素を排気後、水素ガス濃度1vol.%の空気希釈ガスに曝露したときの導電率を測定した。図13の縦軸は、一酸化炭素雰囲気に暴露する前の出力を基準として、一酸化炭素に暴露後、水素ガス濃度1vol.%にさらした時の導電率の減少率を表す。
As shown in FIG. 9, the measurement conditions were that each hydrogen
図10において、従来型である積層型水素ガス検知センサは、一酸化炭素(CO)に暴露することで、暴露前の導電率と比較して導電率が80%減少しているが、本発明の水素センサは、暴露前と暴露後とも導電率は変化していないことを確認できた。 In FIG. 10, the conventional stacked hydrogen gas detection sensor is exposed to carbon monoxide (CO), and the conductivity is reduced by 80% compared to the conductivity before the exposure. This hydrogen sensor confirmed that the conductivity did not change before and after exposure.
耐被毒性のメカニズムを調べるために、本発明の水素ガス検知センサの検知膜3を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した。SEMによる観察の結果、検知膜3は酸化タングステン(WO3)の粒子の集合体であることが確認され、三酸化タングステン(WO3)粒子中に白金(Pt)触媒が粒子となって散らばって存在し、三酸化タングステン(WO3)粒子に白金(Pt)触媒粒子が吸着していた。酸化タングステン(WO3)粒子の粒子径をSEMによる約100個の粒子径度数分布より算出した結果、三酸化タングステン(WO3)粒子の粒子径は15nmから100nmであった。また、同様に白金(Pt)触媒の粒子径は1nmから35nmであった。 In order to investigate the mechanism of poisoning resistance, the detection film 3 of the hydrogen gas detection sensor of the present invention was observed with a scanning electron microscope (SEM). Observation with SEM, detection film 3, it is confirmed that an aggregate of particles of tungsten oxide (WO 3), tungsten trioxide (WO 3) platinum in the particles (Pt) catalyst is scattered becomes particles The platinum (Pt) catalyst particles were adsorbed on the tungsten trioxide (WO 3 ) particles. As a result of calculating the particle size of the tungsten oxide (WO 3 ) particles from the particle size frequency distribution of about 100 particles by SEM, the particle size of the tungsten trioxide (WO 3 ) particles was 15 nm to 100 nm. Similarly, the particle diameter of the platinum (Pt) catalyst was 1 nm to 35 nm.
また、三酸化タングステン(WO3)粒子に吸着している、白金(Pt)触媒粒子は、三酸化タングステン(WO3)粒子径より 、白金(Pt)触媒粒子径が小さい物が吸着していた。 In addition, platinum (Pt) catalyst particles adsorbed on tungsten trioxide (WO 3 ) particles were adsorbed with platinum (Pt) catalyst particle sizes smaller than tungsten trioxide (WO 3 ) particle sizes. .
耐被毒性のメカニズムとしては、以下のように推測している。酸化タングステン(WO3)粒子が焼結した検知膜3は、緻密な孔を有する多孔性の膜となっており、これが一種の分子ふるい的効果を有するものと考えられる。従って、水素より大きな分子サイズの一酸化炭素ガスは検知膜3の内部まで到達できないため、膜内部の白金触媒が被毒を受けないものと考えられる。 The mechanism of anti-toxicity is estimated as follows. The sensing film 3 in which tungsten oxide (WO3) particles are sintered is a porous film having dense pores, which is considered to have a kind of molecular sieving effect. Accordingly, since carbon monoxide gas having a molecular size larger than hydrogen cannot reach the inside of the detection film 3, it is considered that the platinum catalyst inside the film is not poisoned.
以上のように、本発明の水素ガス検知センサを用いることによって、耐被毒性に強い水素ガス検知センサを作成することが出来る。 As described above, by using the hydrogen gas detection sensor of the present invention, it is possible to create a hydrogen gas detection sensor that is highly resistant to poisoning.
次に、本発明における水素ガス検知センサの湿度依存性の実験について説明する。 Next, the humidity dependence experiment of the hydrogen gas detection sensor according to the present invention will be described.
今回、実験に使用した、水素ガス検知センサを図4に示す。図4に示す水素ガス検知センサについては以下のようにして作成を行った。 The hydrogen gas detection sensor used in this experiment is shown in FIG. The hydrogen gas detection sensor shown in FIG. 4 was prepared as follows.
基板1、電極2、検知膜3については、耐被毒性の実験と同様に形成した。
The
また、加熱手段4であるヒータとしては、基板1の一方の面に白金(Pt)にてヒータを作成した。作成方法としては、白金(Pt)ペーストを使用し、スクリーン印刷にてヒータパターンを形成した。その後、前記ヒータパターンを室温で十分乾燥させた後、電気炉にて約900℃で1時間焼成した。ヒータである白金(Pt)の膜厚は100μmであった。
In addition, as the heater as the heating means 4, a heater was made of platinum (Pt) on one surface of the
そして、ヒータの温度制御方法として、ヒータパターンから加熱手段用リード線7を接続させ、直流電源10によって検知膜3の温度制御を行った。温度制御については、予めヒータの電流と電圧の値と検知膜3表面の温度を熱電対にて測定し、温度校正曲線を準備し、任意の温度を得た。
As a heater temperature control method, the heating means
また、検知膜3の導電率測定方法としては、耐被毒性の実験と同様に、電極2から導電率測定用リード線6を接続させ、LCRメータ(Agilent Technologies 製品番号:4263B)8を接続し、電圧1V、周波数1kHzの交流信号を与えて検知膜3の導電率の測定を行った。
In addition, as a method for measuring the conductivity of the detection film 3, as in the case of the poisoning resistance experiment, a
また、実験設備としては、耐被毒性の実験と同様に、図9に示す設備を用いた。 As the experimental equipment, the equipment shown in FIG. 9 was used as in the poisoning resistance experiment.
図4に示す構造の水素ガス検知センサを用いて、ヒータの温度を変化させて、高湿度及び低湿度時の導電率の測定を行い湿度依存性の実験結果を図11に示す。 Using the hydrogen gas detection sensor having the structure shown in FIG. 4, the electrical conductivity at high and low humidity is measured by changing the temperature of the heater, and the experimental result of humidity dependence is shown in FIG.
測定は次のように行った。検知膜3の表面温度を常温(20℃)、50℃、80℃、120℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃に設定し、湿度を低湿度(20%以下)と高湿度(75%以上)とした水素ガス濃度1vol.%の空気希釈ガスをガス導入口12から導入して検知膜3の導電率を測定した。
The measurement was performed as follows. The surface temperature of the detection film 3 is set to normal temperature (20 ° C.), 50 ° C., 80 ° C., 120 ° C., 150 ° C., 200 ° C., 250 ° C., 300 ° C., 350 ° C., and the humidity is set to low humidity (20% or less). Hydrogen gas concentration of 1 vol. % Air dilution gas was introduced from the
図11より、ヒータに電圧を加えていない場合、常温時(20℃)においては、低湿度の導電率は高い値を示しているのに対して、高湿度の導電率は低い値を示した。しかし、ヒータに電圧を印加するにつれ、検知膜3の表面温度は上昇し、検知膜3の表面温度が上昇するにつれ、高湿度時と低湿度時の導電率の差が小さくなり、50℃以上にすることで、同等の導電率を示すようになる。また、上限の加熱温度としては、検知膜3の温度を高くすると、炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスにも応答するようになり、誤検知の原因となる。そのため、水素ガス検知センサとして炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに対する水素ガスの選択性を3倍以上に向上させる必要があり、加熱温度は350℃以下であることが好ましい。以上のように、ヒータを50℃から350℃に加熱することによって、水素ガス検知センサの設置雰囲気に置ける湿度依存性の影響を受けることなく測定を可能とした。また、さらに炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに対する水素ガスの選択性を10倍以上向上させるためには、50℃から150℃であることが好ましい。 From FIG. 11, when no voltage was applied to the heater, the low humidity conductivity showed a high value while the low humidity conductivity showed a low value at room temperature (20 ° C.). . However, as the voltage is applied to the heater, the surface temperature of the detection film 3 increases, and as the surface temperature of the detection film 3 increases, the difference in conductivity between high humidity and low humidity decreases, and is 50 ° C. or higher. By doing so, the same conductivity is exhibited. Further, as the upper limit heating temperature, when the temperature of the detection film 3 is increased, it also responds to a reducing gas such as a hydrocarbon-based gas or carbon monoxide gas, which causes erroneous detection. Therefore, it is necessary to improve the selectivity of hydrogen gas with respect to reducing gas such as hydrocarbon gas and carbon monoxide gas as a hydrogen gas detection sensor three times or more, and the heating temperature is preferably 350 ° C. or less. As described above, by heating the heater from 50 ° C. to 350 ° C., the measurement can be performed without being affected by the humidity dependence in the installation atmosphere of the hydrogen gas detection sensor. Further, in order to further improve the selectivity of the hydrogen gas with respect to the reducing gas such as hydrocarbon gas and carbon monoxide gas by 10 times or more, the temperature is preferably 50 ° C. to 150 ° C.
また、一般に白金(Pt)触媒においては、触媒温度150℃以下の場合、一酸化炭素により被毒するが、触媒温度を150℃以上にした場合、一酸化炭素を白金(Pt)触媒上で酸化させ二酸化炭素として排出するため、被毒を回避することが可能である。しかしながら、本発明に示すような、検知膜3を用いることによって150℃以下でも被毒しない水素ガス検知センサを可能にする。 In general, platinum (Pt) catalysts are poisoned by carbon monoxide when the catalyst temperature is 150 ° C. or lower. However, when the catalyst temperature is 150 ° C. or higher, carbon monoxide is oxidized on the platinum (Pt) catalyst. Since it is discharged as carbon dioxide, poisoning can be avoided. However, the use of the detection film 3 as shown in the present invention enables a hydrogen gas detection sensor that is not poisoned even at 150 ° C. or lower.
また、白金分散型酸化タングステンの触媒であるヘキサクロロ白金酸(H2PtCl6・6H2O:和光純薬工業株式会社)を純水に、0.1mol/L溶解させた水溶液を用いても導電率のレベルは変わるものの50℃以上で加熱することによって湿度依存性は除去される結果が得られた。 Further, even if an aqueous solution in which 0.1 mol / L of hexachloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .6H 2 O: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a catalyst of platinum dispersion type tungsten oxide, is dissolved in pure water, is used. Although the rate level was changed, the humidity dependence was removed by heating at 50 ° C. or higher.
本発明における水素ガス検知センサでは、まず、白金(Pt)粒子の触媒上で水素ガスの解離吸着とスピルオーバーが起こり、これに伴って生成したプロトン(H+)と電子(e)が検知膜3の主成分である三酸化タングステン(WO3)と反応してタングステンブロンズ(HxWO3)を形成する反応が生じている。この反応が雰囲気ガスの湿度に強く依存するのは、上記反応過程の律速段階に水分子が深く関与していることを示しており、水分子が三酸化タングステン(WO3)へ吸着することによって生じる表面水酸基が反応活性点として作用しているものと推測される。この場合、表面水酸基の三酸化タングステン(WO3)上における被覆率が反応速度に大きな影響を及ぼすことになるが、検知膜3の温度が50℃以上になると、被覆率が飽和するため、湿度依存性がなくなるものと考えられる。 In the hydrogen gas detection sensor according to the present invention, first, dissociative adsorption and spillover of hydrogen gas occur on the catalyst of platinum (Pt) particles, and protons (H + ) and electrons (e) generated thereby are detected in the detection film 3. Reaction occurs with tungsten trioxide (WO 3 ), which is the main component, to form tungsten bronzes (H x WO 3 ). The fact that this reaction strongly depends on the humidity of the atmospheric gas indicates that water molecules are deeply involved in the rate-determining step of the above reaction process, and the water molecules adsorb to tungsten trioxide (WO 3 ). It is presumed that the generated surface hydroxyl group acts as a reactive site. In this case, the coverage of the surface hydroxyl group on tungsten trioxide (WO 3 ) greatly affects the reaction rate. However, when the temperature of the detection film 3 is 50 ° C. or higher, the coverage is saturated. It is considered that the dependency disappears.
次に、本発明における水素ガス検知センサの応答性の実験について説明する。 Next, a response experiment of the hydrogen gas detection sensor according to the present invention will be described.
今回、実験に使用した水素ガス検知センサは、湿度依存性の実験と同様のもの使用した。 This time, the hydrogen gas detection sensor used in the experiment was the same as in the humidity dependence experiment.
図4に示す構造の水素ガス検知センサを用いて、ヒータの温度を変化させたときの、高湿度及び低湿度の応答時間の測定を行った。その実験結果を図12に示す。 Using the hydrogen gas detection sensor having the structure shown in FIG. 4, the response time of high humidity and low humidity when the temperature of the heater was changed was measured. The experimental results are shown in FIG.
測定は次のように行った。検知膜3の表面温度を常温(20℃)、50℃、80℃、120℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃に設定し、湿度を低湿度(20%以下)と高湿度(75%以上)とした水素ガス濃度1vol.%の空気希釈ガスをガス導入口12から導入させた。そのとき、水素ガスを導入してから導電率が安定するまでの時間を応答時間とし、その応答時間の測定を行った。
The measurement was performed as follows. The surface temperature of the detection film 3 is set to normal temperature (20 ° C.), 50 ° C., 80 ° C., 120 ° C., 150 ° C., 200 ° C., 250 ° C., 300 ° C., 350 ° C., and the humidity is set to low humidity (20% or less). Hydrogen gas concentration of 1 vol. % Air dilution gas was introduced from the
図12より、ヒータに電圧を加えていない場合、常温時(20℃)においては、低湿度及び高湿度ともに応答時間は、1000秒以上と非常に応答性が遅いことが分かる。しかしながら、ヒータ4に電圧を印加するにつれ、検知膜3の表面温度は上昇し、三酸化タングステン(WO3)、プロトン(H+)及び電子(e)が反応してタングステンブロンズを生成する速度が増加することで、高湿度時と低湿度時ともに応答速度が速くなる。検知膜3の表面温度を50度以上にすることで、応答時間は10秒程度になり、さらに、検知膜3の表面温度を100度以上にすることで、応答時間は5秒以内の高速応答性を可能とした。一般的に水素ガス検知センサの応答時間は、安全性の観点から、10秒以内であることが望ましい。
From FIG. 12, it can be seen that when no voltage is applied to the heater, the response time is 1000 seconds or more at room temperature (20 ° C.), and the response time is very slow. However, as the voltage is applied to the
本発明にかかる水素ガス検知センサは、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、電気的に導電性を有する雰囲気ガスに暴露されない構造である一対の電極と、水素ガスを解離し、検知する検知膜とを備え、前記検知膜は水素ガスを吸着して最終的にプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と前記作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記触媒は前記検知膜を構成する金属酸化物の粒子より径の小さい粒子を前記金属酸化物の粒子上に分散担持する粒子構造を有することで、耐被毒性に優れており、且つ、水素ガスを検知する水素ガス検知センサであって、電気的に絶縁性を有する基板と、電気的に導電性を有する雰囲気ガスに暴露されない構造である一対の電極と、水素ガスを解離し、検知する検知膜とを備え、前記検知膜は水素ガスを吸着して最終的にプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と前記作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、前記検知膜を所定の温度に加熱する加熱手段を有することによって、水素ガス検知センサの設置雰囲気における湿度依存性の影響を受けることなく、且つ、高速応答性を可能とする特徴を有し、如何なる環境下においても、高速で安定した水素ガスの漏洩検知が可能である水素ガス検知センサとして有用である。 A hydrogen gas detection sensor according to the present invention is a hydrogen gas detection sensor that detects hydrogen gas, and is a pair of structures that are not exposed to an electrically insulating substrate and an electrically conductive atmospheric gas. An electrode and a detection film for dissociating and detecting hydrogen gas, the detection film adsorbing hydrogen gas and finally having a function of dissociating into protons (H + ) and electrons (e) and the action The catalyst is made of a metal oxide whose conductivity is increased by the reaction of protons (H + ) and electrons (e) generated in the catalyst, and the catalyst uses particles smaller in diameter than the metal oxide particles constituting the detection film. It has a particle structure that is dispersed and supported on oxide particles, and is a hydrogen gas detection sensor that is excellent in anti-toxicity and that detects hydrogen gas. Electrically conductive A pair of electrodes is a structure that is not exposed to囲気gas, dissociated hydrogen gas, and a detection film which detects the detection film by adsorbing hydrogen gas finally protons (H +) and electrons (e) A heating means for heating the detection film to a predetermined temperature, comprising a catalyst having a dissociating action and a metal oxide whose conductivity is increased by the reaction of protons (H + ) and electrons (e) generated by the action It has the feature that enables high-speed response without being affected by the humidity dependence in the installation atmosphere of the hydrogen gas detection sensor, and stable high-speed hydrogen gas in any environment. It is useful as a hydrogen gas detection sensor that can detect leakage.
1 基板
2 電極
3 検知膜
4 加熱手段
5 絶縁膜
6 導電率測定用リード線
7 加熱手段用リード線
8 LCRメータ
9 保護膜
10 直流電源
11 容器
12 ガス導入口
13 ガス排出口
14 加湿器
15 水素ガスボンベ
16 圧縮空気ボンベ
17 一酸化炭素ボンベ
18 金属酸化物
19 触媒
20 水素ガス検知センサ
21 検知層
22 触媒層
DESCRIPTION OF
Claims (22)
電気的に絶縁性を有する基板と、
前記基板に積層される水素ガスを解離して当該水素ガスを検知する検知膜と、
雰囲気ガスに暴露されない構造で前記基板又は検知膜に接して形成される電気的に導電性を有する一対の電極と、
を備え、
前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、
前記触媒は、前記検知膜を構成する金属酸化物の粒子より径の小さい粒子を前記金属酸化物の粒子上に分散担持する粒子構造を有することを特徴とする水素ガス検知センサ。 A hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas,
An electrically insulating substrate;
A detection film for dissociating hydrogen gas stacked on the substrate and detecting the hydrogen gas;
A pair of electrically conductive electrodes formed in contact with the substrate or sensing film in a structure not exposed to atmospheric gas;
With
The sensing film, the conductivity by the reaction of the adsorbed hydrogen gas and protons (H +) and electrons protons generated in the catalyst and the effect it has the effect of dissociation in (e) (H +) and electrons (e) Consisting of increasing metal oxides,
The hydrogen gas detection sensor, wherein the catalyst has a particle structure in which particles having a diameter smaller than the metal oxide particles constituting the detection film are dispersedly supported on the metal oxide particles.
電気的に絶縁性を有する基板と、
前記基板上に積層される水素ガスを検出する検知膜と、
前記検知膜の導電性を測定するため前記検知膜に接して形成されると共に水素ガスや炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに対して触媒活性を有さない金属からなる電極と、
を備え、前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と、
当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、
前記触媒は、前記検知膜を構成する金属酸化物の粒子より径の小さい粒子を前記金属酸化物の粒子上に分散担持する粒子構造を有することを特徴とする水素ガス検知センサ。 A hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas,
An electrically insulating substrate;
A sensing film for detecting hydrogen gas laminated on the substrate;
An electrode made of a metal that is formed in contact with the sensing film to measure the conductivity of the sensing film and has no catalytic activity against a reducing gas such as hydrogen gas, hydrocarbon gas, or carbon monoxide gas When,
The detection film has a function of adsorbing hydrogen gas and dissociating it into protons (H + ) and electrons (e);
It consists of a metal oxide whose conductivity is increased by the reaction of protons (H + ) and electrons (e) generated by this action,
The hydrogen gas detection sensor, wherein the catalyst has a particle structure in which particles having a diameter smaller than the metal oxide particles constituting the detection film are dispersedly supported on the metal oxide particles.
前記触媒の粒子が、粒子径が15nmから100nmの金属酸化物粒子上に分散担持された構造を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水素ガス検知センサ。 The detection film has a particle structure in which the catalyst has a particle size of 1 nm to 35 nm,
The hydrogen gas detection sensor according to claim 1 or 2, wherein the catalyst particles have a structure in which the catalyst particles are dispersed and supported on metal oxide particles having a particle diameter of 15 nm to 100 nm.
金属酸化物の主たる成分が三酸化タングステン(WO3)であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水素ガス検知センサ。 In the detection film, the main component of the catalyst is platinum (Pt),
The hydrogen gas detection sensor according to claim 1 or 2, wherein the main component of the metal oxide is tungsten trioxide (WO 3 ).
電気的に絶縁性を有する基板と、
前記基板に積層される水素ガスを解離して当該水素ガスを検知する検知膜と、
雰囲気ガスに暴露されない構造で前記基板又は検知膜に接して形成される電気的に導電性を有する一対の電極と、
を備え、
前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、
前記検知膜を所定の温度に加熱する加熱手段を備えることを特徴とする水素ガス検知センサ。 A hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas,
An electrically insulating substrate;
A detection film for dissociating hydrogen gas stacked on the substrate and detecting the hydrogen gas;
A pair of electrically conductive electrodes formed in contact with the substrate or sensing film in a structure not exposed to atmospheric gas;
With
The sensing film, the conductivity by the reaction of the adsorbed hydrogen gas and protons (H +) and electrons protons generated in the catalyst and the effect it has the effect of dissociation in (e) (H +) and electrons (e) Consisting of increasing metal oxides,
A hydrogen gas detection sensor comprising heating means for heating the detection film to a predetermined temperature.
電気的に絶縁性を有する基板と、
前記基板上に積層される水素ガスを検出する検知膜と、
前記検知膜の導電性を測定するため前記検知膜に接して形成されると共に水素ガスや炭化水素系ガスや一酸化炭素ガスなどの還元性ガスに対して触媒活性を有さない金属からなる電極と、
を備え、前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と、
当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、
前記検知膜を所定の温度に加熱する加熱手段を備えることを特徴とする水素ガス検知センサ。 A hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas,
An electrically insulating substrate;
A sensing film for detecting hydrogen gas laminated on the substrate;
An electrode made of a metal that is formed in contact with the sensing film to measure the conductivity of the sensing film and has no catalytic activity against a reducing gas such as hydrogen gas, hydrocarbon gas, or carbon monoxide gas When,
The detection film has a function of adsorbing hydrogen gas and dissociating it into protons (H + ) and electrons (e);
It consists of a metal oxide whose conductivity is increased by the reaction of protons (H + ) and electrons (e) generated by this action,
A hydrogen gas detection sensor comprising heating means for heating the detection film to a predetermined temperature.
前記触媒の粒子が、粒子径が15nmから100nmの金属酸化物粒子上に分散担持された構造を有することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の水素ガス検知センサ。 The detection film has a particle structure in which the catalyst has a particle diameter of 1 nm to 35 nm,
The hydrogen gas detection sensor according to claim 8 or 9, wherein the catalyst particles have a structure in which the catalyst particles are dispersed and supported on metal oxide particles having a particle diameter of 15 nm to 100 nm.
金属酸化物の主たる成分が三酸化タングステン(WO3)であることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の水素ガス検知センサ。 In the detection film, the main component of the catalyst is platinum (Pt),
The hydrogen gas detection sensor according to claim 8 or 9, wherein a main component of the metal oxide is tungsten trioxide (WO 3 ).
電気的に絶縁性を有する基板と、
前記基板に積層される水素ガスを解離して当該水素ガスを検知する検知膜と、
前記基板又は検知膜のいずれかの一に接して形成される電気的に導電性を有する一対の電極と、を備え、
前記検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)と電子(e)に解離する作用を有する触媒と当該作用で生じたプロトン(H+)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなり、
前記検知膜を500Cから1500C所定の温度に加熱する加熱手段を備えることを特徴とする水素ガス検知センサ。 A hydrogen gas detection sensor for detecting hydrogen gas,
An electrically insulating substrate;
A detection film for dissociating hydrogen gas stacked on the substrate and detecting the hydrogen gas;
A pair of electrically conductive electrodes formed in contact with one of the substrate or the sensing film,
The sensing film, the conductivity by the reaction of the adsorbed hydrogen gas and protons (H +) and electrons protons generated in the catalyst and the effect it has the effect of dissociation in (e) (H +) and electrons (e) Consisting of increasing metal oxides,
A hydrogen gas detection sensor comprising heating means for heating the detection film to a predetermined temperature of 50 0 C to 150 0 C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004352439A JP2006162365A (en) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | Hydrogen gas detection sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004352439A JP2006162365A (en) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | Hydrogen gas detection sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006162365A true JP2006162365A (en) | 2006-06-22 |
Family
ID=36664555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004352439A Pending JP2006162365A (en) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | Hydrogen gas detection sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006162365A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008070216A (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Ritsumeikan | Gas sensor and manufacturing method therefor |
WO2008038547A1 (en) | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Mikuni Corporation | Hydrogen sensor |
JP2008128772A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Thin film gas sensor and its manufacturing method |
KR101052164B1 (en) * | 2008-11-27 | 2011-07-26 | 한국원자력연구원 | Radiation and gas simultaneous measuring sensor and manufacturing method thereof |
WO2017154768A1 (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 株式会社フジクラ | Hydrogen gas sensor |
JP2018004573A (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | 株式会社フジクラ | Hydrogen gas sensor |
KR20200068307A (en) * | 2018-12-05 | 2020-06-15 | 호남대학교 산학협력단 | hydrocarbon based gas detection sensor using optical fiber and apparatus using the same |
JP2020143956A (en) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | 株式会社東芝 | Method for measuring concentration of combustible gas, combustible gas sensor, and method of manufacturing combustible gas sensor |
CN112881475A (en) * | 2021-01-08 | 2021-06-01 | 温州大学 | Porous SiCO-MoO3 high-temperature hydrogen sensor and preparation method thereof |
KR20220077469A (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 한국가스안전공사 | Hydrogen detection system using a titanium dioxide-based hydrogen sensor |
CN115931981A (en) * | 2023-01-09 | 2023-04-07 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | Hydrogen sensor and preparation method thereof |
-
2004
- 2004-12-06 JP JP2004352439A patent/JP2006162365A/en active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008070216A (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Ritsumeikan | Gas sensor and manufacturing method therefor |
WO2008038547A1 (en) | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Mikuni Corporation | Hydrogen sensor |
JP2008082972A (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Mikuni Corp | Hydrogen sensor |
JP2008128772A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Thin film gas sensor and its manufacturing method |
KR101052164B1 (en) * | 2008-11-27 | 2011-07-26 | 한국원자력연구원 | Radiation and gas simultaneous measuring sensor and manufacturing method thereof |
WO2017154768A1 (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 株式会社フジクラ | Hydrogen gas sensor |
JP2018004573A (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | 株式会社フジクラ | Hydrogen gas sensor |
KR102148460B1 (en) * | 2018-12-05 | 2020-08-26 | 호남대학교 산학협력단 | hydrocarbon based gas detection sensor using optical fiber and apparatus using the same |
KR20200068307A (en) * | 2018-12-05 | 2020-06-15 | 호남대학교 산학협력단 | hydrocarbon based gas detection sensor using optical fiber and apparatus using the same |
JP2020143956A (en) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | 株式会社東芝 | Method for measuring concentration of combustible gas, combustible gas sensor, and method of manufacturing combustible gas sensor |
JP7133498B2 (en) | 2019-03-05 | 2022-09-08 | 株式会社東芝 | Combustible gas concentration measuring method, combustible gas sensor, and combustible gas sensor manufacturing method |
KR20220077469A (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 한국가스안전공사 | Hydrogen detection system using a titanium dioxide-based hydrogen sensor |
KR102545999B1 (en) * | 2020-12-02 | 2023-06-22 | 한국가스안전공사 | Hydrogen detection system using a titanium dioxide-based hydrogen sensor |
CN112881475A (en) * | 2021-01-08 | 2021-06-01 | 温州大学 | Porous SiCO-MoO3 high-temperature hydrogen sensor and preparation method thereof |
CN112881475B (en) * | 2021-01-08 | 2023-04-07 | 温州大学 | Porous SiCO-MoO3 high-temperature hydrogen sensor and preparation method thereof |
CN115931981A (en) * | 2023-01-09 | 2023-04-07 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | Hydrogen sensor and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007163253A (en) | Hydrogen gas sensor | |
JP4849493B2 (en) | Manufacturing method of catalytic combustion type gas sensor | |
EP0853762B1 (en) | Gas sensor and manufacturing process thereof | |
Avasarala et al. | Electrochemical oxidation behavior of titanium nitride based electrocatalysts under PEM fuel cell conditions | |
JP2007178168A (en) | Hydrogen gas detection sensor and its manufacturing method | |
JP5048221B2 (en) | Gas sensor chip and manufacturing method thereof | |
JP4056987B2 (en) | Hydrogen sensor and hydrogen detection method | |
JP2006162365A (en) | Hydrogen gas detection sensor | |
Dharmalingam et al. | Quantification of ethanol by metal-oxide-based resistive sensors: A review | |
JP2006201100A (en) | Hydrogen gas detection sensor | |
Shmygleva et al. | Solid-state potentiometric sensors with platinized SnO2 (Sb) and calixarene/phosphotungstic acid composite electrolyte selective to CO in hydrogen-air atmosphere | |
RU2532428C1 (en) | Manufacturing method of gas sensor with nanostructure, and gas sensor on its basis | |
JP2017161272A (en) | Hydrogen gas sensor | |
Fazio et al. | Synthesis, characterization and hydrogen sensing properties of nanosized colloidal rhodium oxides prepared by Pulsed Laser Ablation in water | |
JP2006322879A (en) | Hydrogen gas detection sensor and method for manufacturing it | |
JPH09269307A (en) | Gas sensor | |
JP7158680B2 (en) | gas sensor | |
JP2002310983A (en) | Carbon monoxide gas sensor | |
JP4010738B2 (en) | Gas sensor, gas detector and gas detection method | |
JP2016217750A (en) | Hydrogen gas sensor | |
Bultel et al. | Electrochemical and catalytic properties of porous Pt–YSZ composites | |
JP2016217751A (en) | Hydrogen gas sensor | |
JP3511747B2 (en) | Gas sensor | |
JP4315992B2 (en) | Gas sensor, gas detector and gas detection method | |
Sonda et al. | Selective Detection of CO Using Proton-Conducting Graphene Oxide Membranes with Pt-Doped SnO2 Electrocatalysts: Mechanistic Study by Operando DRIFTS |