JP2017194439A - アンモニアガスセンサおよびアンモニアガスの濃度測定方法 - Google Patents
アンモニアガスセンサおよびアンモニアガスの濃度測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017194439A JP2017194439A JP2016102130A JP2016102130A JP2017194439A JP 2017194439 A JP2017194439 A JP 2017194439A JP 2016102130 A JP2016102130 A JP 2016102130A JP 2016102130 A JP2016102130 A JP 2016102130A JP 2017194439 A JP2017194439 A JP 2017194439A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- ammonia gas
- sensor
- concentration
- electrode
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Description
図1は、本発明の第1の構成に係るガスセンサ100Aの構成の一例を概略的に示す断面模式図である。図1(a)は、ガスセンサ100Aの主たる構成要素であるセンサ素子101Aの長手方向に沿った垂直断面図である。また、図1(b)は、図1(a)のA−A’位置におけるセンサ素子101Aの長手方向に垂直な断面を含む図である。
Au存在比=Au検出値/Pt検出値・・・(1)
なる式にてAu存在比を算出する。Ptが露出している部分の面積と、Auによって被覆されてなる部分の面積が等しいときに、Au存在比は1となる。
図2は、ガスセンサ100Aの変形例であるガスセンサ100Bの構成の一例を概略的に示す断面模式図である。図2(a)は、ガスセンサ100Bの主たる構成要素であるセンサ素子101Bの長手方向に沿った垂直断面図である。また、図2(b)は、図2(a)のB−B’位置におけるセンサ素子101Bの長手方向に垂直な断面を含む図である。
図3は、本発明の第2の構成に係るガスセンサ100Cの構成の一例を概略的に示す断面模式図である。図3(a)は、ガスセンサ100Cの主たる構成要素であるセンサ素子101Cの長手方向に沿った垂直断面図である。また、図3(b)は、図3(a)のC−C’位置におけるセンサ素子101Cの長手方向に垂直な断面を含む図である。
上述のように、ガスセンサ100Aないし100Cにおいては、検知電極10を、アンモニアガスに対する触媒活性が所定の濃度範囲について不能化されるように形成する。これは、検知電極10の導電性成分(貴金属成分)として、主成分である白金(Pt)に加えて金(Au)を含有させることで実現される。
素子制御温度:500℃;
ガス雰囲気:O2=10%、H2O=5%、NH3=0−100ppm(25ppmステップ)、残余はN2;
ガス流量:0.5L/min;
圧力:1atm;
表面保護層:気孔率12%、厚み10μm。
装置:電界放射型オージェ電子分光装置(米Physical Electronics社製 SAM680);
測定条件:加速電圧20keV;
分析領域:約50nmφ(検知電極10の表面に露出している貴金属粒子のスポット分析)。
ガスセンサ100Aないし100Cは、アンモニアガスを検知対象としていることから、理想的には、そのセンサ出力はアンモニアガスの濃度のみを反映したものであることが望ましい。これは、換言すれば、検知電極10が、アンモニアガスに対しては電位の濃度依存性が高い一方で、他の被測定ガスの成分に対しては電位の濃度依存性を有さないように、設けられるのが望ましい、ということを意味する。
図5は、表面保護層50の気孔率が異なる3つのガスセンサ100Aについての、アンモニアガスに対する感度特性と、炭化水素ガスの一種であるエチレン(C2H4)ガスに対する感度特性とを示す図である。図5(a)、(b)、(c)はそれぞれ、表面保護層50を設けない(気孔率100%と仮定できる)ガスセンサ100A、表面保護層50の気孔率が40%のガスセンサ100A、および、表面保護層50の気孔率が12%のガスセンサ100Aについての結果である。
ガス雰囲気:O2=10%、H2O=5%、NH3もしくはC2H4=0−100ppm(NH3は25ppmステップ、C2H4は25ppm以外NH3と同じ濃度に設定)、残余はN2;
ガス流量:0.5L/min;
圧力:1atm;
表面保護層:厚み10μm。
図6は、アンモニアガスの濃度が一定で水蒸気濃度(H2O濃度)が異なる複数のガス雰囲気下で、ガスセンサ100Aを異なる素子制御温度において駆動したときの、それぞれの素子制御温度における水蒸気濃度に対するセンサ出力の変化を、横軸を対数目盛としてプロットした図である。
ガス雰囲気:O2=10%、H2O=1%、5%、10%、15%、NH3=100ppm、残余はN2;
ガス流量:0.5L/min;
圧力:1atm;
表面保護層:厚み10μm。
ガス流量:0,5L/min;
圧力:1atm;
表面保護層:厚み10μm。
次に、図1ないし図3に例示するような層構造を有する場合を例として、センサ素子101Aないし101Cを製造するプロセスについて説明する。概略的にいえば、図1ないし図3に例示するセンサ素子101Aないし101Cは、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含むグリーンシートからなる積層体を形成し、該積層体を切断・焼成することによって作製される。酸素イオン伝導性固体電解質としては、例えば、イットリウム部分安定化ジルコニア(YSZ)などが例示される。
次に、検知電極10の形成に用いる導電性ペーストについて説明する。検知電極形成用の導電性ペーストは、Auの出発原料としてAuイオン含有液体を用い、該Auイオン含有液体を、Pt粉末と、ジルコニア粉末と、バインダーとを混合することによって作製する。なお、バインダーとしては、他の原料を印刷可能な程度に分散させることができ、焼成によりすべて焼失するものを適宜選べばよい。係る態様での導電性ペーストの作製を、Au液体混合と称することとする。
検知電極形成用の導電性ペーストを作製するにあたっては、上述のようにAu液体混合によって作製する代わりに、Ptの粉末にAuをコーティングしたコーティング粉末を出発原料として作製するようにしてもよい。係る場合、当該コーティング粉末と、ジルコニア粉末と、バインダーとを混合することによって、空所内ポンプ電極用の導電性ペーストを作製する。ここで、コーティング粉末としては、Pt粉末の粒子表面をAu膜にて被覆してなる態様のものを用いるようにしてもよいし、Pt粉末粒子にAu粒子を付着させてなる態様のものを用いるようにしてもよい。
10 検知電極
20 基準電極
30 基準ガス導入層
40 基準ガス導入空間
50 表面保護層
60 電位差計
70 ヒータ部
71 ヒータ電極
72 ヒータ
73 スルーホール
74 ヒータ絶縁層
75 圧力放散孔
80 外部電源
100A、100B、100C ガスセンサ
101A、101B、101C センサ素子
E1 (センサ素子の)先端部
E2 (センサ素子の)基端部
Sa (センサ素子の)表面
Sb (センサ素子の)裏面
Claims (15)
- 被測定ガス中のアンモニアガスを検知するための混成電位型のガスセンサであって、
酸素イオン伝導性の固体電解質を構成材料とするセンサ素子と、
前記センサ素子の内部に備わり、前記センサ素子を加熱するヒータと、
を備え、
前記センサ素子が、
貴金属と酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる検知電極を表面に備えるとともに、
Ptと酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる基準電極と、
少なくとも前記検知電極を被覆する多孔質層である電極保護層と、
を備え、
前記貴金属がPtとAuであり、
前記検知電極を構成する貴金属粒子の表面のうち前記Ptが露出している部分に対する前記Auが被覆している部分の面積比率であるAu存在比が0.4以上であり、
前記電極保護層の気孔率が5%以上40%以下であり、
前記センサ素子が前記被測定ガス中に配置され、かつ前記ヒータによって400℃以上800℃以下の素子制御温度に加熱されたときの、前記検知電極と前記基準電極との間に生じる電位差に基づいて、前記アンモニアガスの濃度を求める、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項1に記載のアンモニアガスセンサであって、
前記素子制御温度が450℃以上700℃未満である、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項2に記載のアンモニアガスセンサであって、
前記素子制御温度が450℃以上650℃以下である、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 被測定ガス中のアンモニアガスを検知するための混成電位型のガスセンサであって、
酸素イオン伝導性の固体電解質を構成材料とするセンサ素子と、
前記センサ素子の内部に備わり、前記センサ素子を加熱するヒータと、
を備え、
前記センサ素子が、
貴金属と酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる検知電極を表面に備えるとともに、
Ptと酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる基準電極、
を備え、
前記貴金属がPtとAuであり、
前記検知電極を構成する貴金属粒子の表面のうち前記Ptが露出している部分に対する前記Auが被覆している部分の面積比率であるAu存在比が0.4以上であり、
前記センサ素子が前記被測定ガス中に配置され、かつ前記ヒータによって450℃以上700℃未満の素子制御温度に加熱されたときの、前記検知電極と前記基準電極との間に生じる電位差に基づいて、前記アンモニアガスの濃度を求める、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項4に記載のアンモニアガスセンサであって、
前記素子制御温度が450℃以上650℃以下である、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のアンモニアガスセンサであって、
前記センサ素子が、
前記被測定ガスが存在する空間と隔絶されており、基準ガスが導入される基準ガス導入空間、
をさらに備え、
前記基準電極が前記基準ガスの雰囲気下に配置されている、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項6に記載のアンモニアガスセンサであって、
前記センサ素子が、
前記基準ガス導入空間に連通する多孔質層である基準ガス導入層、
をさらに備え、
前記基準電極が前記基準ガス導入層に被覆されている、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項6に記載のアンモニアガスセンサであって、
前記基準電極が前記基準ガス導入空間に露出させて配置されている、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のアンモニアガスセンサであって、
前記検知電極と前記基準電極とが前記センサ素子の表面に配置されている、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 請求項9に記載のアンモニアガスセンサであって、
前記検知電極と前記基準電極とが電極保護層に被覆されている、
ことを特徴とするアンモニアガスセンサ。 - 混成電位型のガスセンサを用いて被測定ガス中のアンモニアガスの濃度を測定する方法であって、
前記ガスセンサが、
酸素イオン伝導性の固体電解質を構成材料とするセンサ素子と、
前記センサ素子の内部に備わり、前記センサ素子を加熱するヒータと、
を備え、
前記センサ素子が、
貴金属と酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる検知電極を表面に備えるとともに、
Ptと酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる基準電極と、
少なくとも前記検知電極を被覆する多孔質層である電極保護層と、
を備えるものであり、
前記貴金属がPtとAuであり、
前記検知電極を構成する貴金属粒子の表面のうち前記Ptが露出している部分に対する前記Auが被覆している部分の面積比率であるAu存在比が0.4以上であり、
前記電極保護層の気孔率が5%以上40%以下であり、
前記センサ素子を前記被測定ガス中に配置し、かつ前記ヒータによって前記センサ素子を400℃以上800℃以下の素子制御温度に加熱した状態で、前記検知電極と前記基準電極との間に生じる電位差に基づいて、前記アンモニアガスの濃度を求める、
ことを特徴とするアンモニアガスの濃度測定方法。 - 請求項11に記載のアンモニアガスの濃度測定方法であって、
前記素子制御温度を450℃以上700℃未満とする、
ことを特徴とするアンモニアガスの濃度測定方法。 - 請求項12に記載のアンモニアガスの濃度測定方法であって、
前記素子制御温度を450℃以上650℃以下とする、
ことを特徴とするアンモニアガスの濃度測定方法。 - 混成電位型のガスセンサを用いて被測定ガス中のアンモニアガスの濃度を測定する方法であって、
前記ガスセンサが、
酸素イオン伝導性の固体電解質を構成材料とするセンサ素子と、
前記センサ素子の内部に備わり、前記センサ素子を加熱するヒータと、
を備え、
前記センサ素子が、
貴金属と酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる検知電極を表面に備えるとともに、
Ptと酸素イオン伝導性を有する固体電解質とのサーメットからなる基準電極、
を備えるものであり、
前記貴金属がPtとAuであり、
前記検知電極を構成する貴金属粒子の表面のうち前記Ptが露出している部分に対する前記Auが被覆している部分の面積比率であるAu存在比が0.4以上であり、
前記センサ素子を前記被測定ガス中に配置し、かつ前記ヒータによって前記センサ素子を450℃以上700℃未満の素子制御温度に加熱した状態で、前記検知電極と前記基準電極との間に生じる電位差に基づいて、前記アンモニアガスの濃度を求める、
ことを特徴とするアンモニアガスの濃度測定方法。 - 請求項14に記載のアンモニアガスの濃度測定方法であって、
前記素子制御温度を450℃以上650℃以下とする、
ことを特徴とするアンモニアガスの濃度測定方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/370,069 US10876993B2 (en) | 2015-12-24 | 2016-12-06 | Ammonia gas sensor and method for measuring concentration of ammonia gas |
DE102016225567.3A DE102016225567A1 (de) | 2015-12-24 | 2016-12-20 | Ammoniak-Gassensor und Verfahren zur Messung der Konzentration von Ammoniakgas |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016082117 | 2016-04-15 | ||
JP2016082117 | 2016-04-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5965564B1 JP5965564B1 (ja) | 2016-08-10 |
JP2017194439A true JP2017194439A (ja) | 2017-10-26 |
Family
ID=56692738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016102130A Active JP5965564B1 (ja) | 2015-12-24 | 2016-05-23 | アンモニアガスセンサおよびアンモニアガスの濃度測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5965564B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019174146A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 日本特殊陶業株式会社 | アンモニアセンサ素子、及びガスセンサ |
JP2019219177A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ及びガス濃度測定方法 |
DE112019006347T5 (de) | 2018-12-21 | 2021-09-02 | Denso Corporation | Ammoniak-sensor |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6909663B2 (ja) * | 2017-07-20 | 2021-07-28 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサのキャリブレーション方法 |
JP6998801B2 (ja) * | 2018-03-12 | 2022-02-04 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005083817A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアセンサ |
JP2008032712A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-14 | Robert Bosch Gmbh | ガス混合物中の種々のガスを検出するための混成電位型センサおよび該センサによりガス混合物中の種々のガスを検出する方法 |
JP2009511859A (ja) * | 2005-10-07 | 2009-03-19 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | マルチセルアンモニアセンサーおよびその使用方法 |
JP2011047756A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアガスセンサ |
JP4914447B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2012-04-11 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ガスセンサ |
JP2012211928A (ja) * | 2007-07-11 | 2012-11-01 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアガスセンサ |
JP5918434B1 (ja) * | 2015-12-24 | 2016-05-18 | 日本碍子株式会社 | アンモニアガスセンサ、導電性ペーストの製造方法、および、ガスセンサの製造方法 |
-
2016
- 2016-05-23 JP JP2016102130A patent/JP5965564B1/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005083817A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアセンサ |
JP4914447B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2012-04-11 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ガスセンサ |
JP2009511859A (ja) * | 2005-10-07 | 2009-03-19 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | マルチセルアンモニアセンサーおよびその使用方法 |
JP2008032712A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-14 | Robert Bosch Gmbh | ガス混合物中の種々のガスを検出するための混成電位型センサおよび該センサによりガス混合物中の種々のガスを検出する方法 |
JP2012211928A (ja) * | 2007-07-11 | 2012-11-01 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアガスセンサ |
JP2011047756A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアガスセンサ |
JP5918434B1 (ja) * | 2015-12-24 | 2016-05-18 | 日本碍子株式会社 | アンモニアガスセンサ、導電性ペーストの製造方法、および、ガスセンサの製造方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019174146A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 日本特殊陶業株式会社 | アンモニアセンサ素子、及びガスセンサ |
JP7100472B2 (ja) | 2018-03-27 | 2022-07-13 | 日本特殊陶業株式会社 | アンモニアセンサ素子、及びガスセンサ |
JP2019219177A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ及びガス濃度測定方法 |
JP7022012B2 (ja) | 2018-06-15 | 2022-02-17 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ及びガス濃度測定方法 |
DE112019006347T5 (de) | 2018-12-21 | 2021-09-02 | Denso Corporation | Ammoniak-sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5965564B1 (ja) | 2016-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5918434B1 (ja) | アンモニアガスセンサ、導電性ペーストの製造方法、および、ガスセンサの製造方法 | |
JP5883976B2 (ja) | ガスセンサの検知電極、導電性ペーストの製造方法、および、ガスセンサ | |
JP5965564B1 (ja) | アンモニアガスセンサおよびアンモニアガスの濃度測定方法 | |
US10876993B2 (en) | Ammonia gas sensor and method for measuring concentration of ammonia gas | |
JP5938133B1 (ja) | ガスセンサの検知電極、ガスセンサ、および、ガスセンサの製造方法 | |
JP5992123B1 (ja) | ガスセンサの検知電極、導電性ペーストの製造方法、ガスセンサ、および、ガスセンサの製造方法 | |
US10788444B2 (en) | Gas sensor | |
JP6523144B2 (ja) | ガスセンサ | |
CN110261462B (zh) | 气体传感器 | |
JP6186051B1 (ja) | ガスセンサ | |
JP6849685B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP2018031732A (ja) | ガスセンサおよびガスセンサによるガス濃度測定方法 | |
US10809224B2 (en) | Gas sensor calibration method | |
CN110261463B (zh) | 气体传感器 | |
JP2005195516A (ja) | 積層型ガスセンサ素子及びその製造方法並びにそれを備えるガスセンサ | |
JP6783706B2 (ja) | ガスセンサ素子に備わる電極の検査方法 | |
JP2018004652A (ja) | ガスセンサ | |
JP2016125890A (ja) | ガスセンサ素子およびガスセンサ | |
JP6655515B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP2022139228A (ja) | アンモニアセンサの検知電極形成用ペーストおよびガスセンサ素子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160526 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20160526 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20160620 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160628 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160701 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5965564 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |