JP2009519446A - センサー素子ならびに該センサー素子を製造するための方法および薬剤 - Google Patents
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Abstract
Description
このセンサー素子は、平面状の固体電解質から形成されかつ電気化学的ポンプセルおよび/またはネルンストによる電気化学的セル(elektrochemische Nernstzellen)を有することができる、内燃機関の排ガス中の酸素濃度を測定するためのセラミックセンサー素子である。この電気化学的セルは、測定電極を有し、この測定電極は、腐食作用する排ガスに晒される限り、しばしば不十分な長時間安定性を有する。これは、例示的に電気化学的測定セルの信号ずれの形で現れる
この問題を解決するために、ドイツ連邦共和国特許第4100106号明細書C1の記載から、ガス混合物に晒される測定電極が、触媒活性物質を含有する保護層で被覆されているセンサー素子は、公知である。この保護層は、測定電極に拡散する排ガスの触媒平衡調整、ひいてはセンサー素子の比較的安定した調整位置を保証する。この提案の欠点は、保護層の形成のための比較的高い材料費ならびに調整位置が長時間運転の際に完全には安定でないことである。このずれは、保護層、ひいては保護層の内容物質が高い温度で一緒に焼結され、その結果、僅かな触媒活性を有するにすぎないセンサー素子の製造工程によって引き起こされる。
独立請求項の特徴部の特徴を有する、本発明によるセンサー素子ならびに該センサー素子を製造するための方法および薬剤は、本発明の基礎となる課題を解決する。
次に、本発明の1つの実施例は、図に示されており、次の記載で詳細に説明される。
図1は、本発明によるセンサー素子10の1つの実施例を示す。センサー素子10は、層状に形成されており、第1の固体電解質層21、第2の固体電解質層22および第3の固体電解質層23を含む。この場合、固体電解質層21〜23は、酸素イオン伝導性固体電解質材料、例えばY2O3で安定化または部分安定化されたZrO2から形成されている。センサー素子10は、当業者に公知の方法でガス測定センサー中に使用されている。
Claims (15)
- 少なくとも1つの電気化学的測定セル(31、32、23)およびガス混合物の晒される少なくとも1つの多孔質層(24)を有する、ガス混合物、殊に内燃機関の排ガス中のガス成分を測定するためのガスセンサーのためのセンサー素子において、多孔質層(24)がパラジウム、白金、ルテニウム、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を含有し、この場合白金は、1.5質量%の最少濃度で多孔質層(24)中に含有されていることを特徴とする、ガス混合物、殊に内燃機関の排ガス中のガス成分を測定するためのガスセンサーのためのセンサー素子。
- 多孔質層(24)の細孔が少なくとも部分的に触媒活性の被覆を有し、該被覆の材料組成が多孔質層の材料組成とずれており、該被覆がパラジウム、白金、ルテニウム、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を含有する、請求項1記載のセンサー素子。
- 多孔質層が保護層(24)としてセンサー素子の電極(32)を少なくとも領域的に被覆する、請求項1または2記載のセンサー素子。
- 多孔質層(24)がガス混合物に晒される、センサー素子の外側表面(23)上に設けられている、請求項1から3までのいずれか1項記載のセンサー素子。
- 請求項1から4までのいずれか1項に記載のセンサー素子の製造法において、多孔質層を形成させるためにセンサー素子のセラミック支持体上にセラミック材料と気泡形成剤とのペースト状混合物を塗布し、この支持体を第1の加熱処理に掛け、生じた多孔質層を請求項8から15までのいずれか1項に記載の含浸溶液で含浸し、乾燥し、最終的に支持体の第2の加熱処理を行なうことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載のセンサー素子の製造法。
- 第2の加熱処理を化成ガスの雰囲気中で行なう、請求項5記載の方法。
- ペースト状混合物が白金を2質量%まで含有する、請求項5または6記載の方法。
- 殊に請求項1から4までのいずれか1項に記載のセンサー素子を製造するため、または請求項5から7までのいずれか1項に記載の方法を実施するための含浸溶液において、該溶液が0.2モル/lの最少濃度でパラジウム、ルテニウム、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を含有することを特徴とする、殊に請求項1から4までのいずれか1項に記載のセンサー素子を製造するため、または請求項5から7までのいずれか1項に記載の方法を実施するための含浸溶液。
- 該溶液がアルカリ金属、アルカリ土類金属、パラジウム、ルテニウムまたは白金を非元素状の形で含有する、請求項8記載の含浸溶液。
- 該溶液が同時にバリウムおよび元素のルビジウムまたはセシウムの中の1つを含有しない、請求項8または9記載の含浸溶液。
- 該溶液がバリウムおよびアルミニウムを1:2〜1:8の比で含有する、請求項8から10までのいずれか1項に記載の含浸溶液。
- 該溶液がパラジウム、ルテニウムまたは白金を0.05〜0.4モル/lの濃度で含有する、請求項8から11までのいずれか1項に記載の含浸溶液。
- 該溶液がアルカリ金属またはアルカリ土類金属を0.2〜2.5モル/lの濃度で含有する、請求項8から12までのいずれか1項に記載の含浸溶液。
- 該溶液が付加的にルビジウムを含有する、請求項8から13までのいずれか1項に記載の含浸溶液。
- 該溶液がアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を含有し、ならびに元素の白金またはパラジウムの少なくとも1つを含有する、請求項8から14までのいずれか1項に記載の含浸溶液。
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