JP2024009600A - gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスセンサに関する。特には、二酸化硫黄による誤検知をなくし、COe感度が優れた、COeガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor. In particular, the present invention relates to a COe gas sensor that eliminates false detection due to sulfur dioxide and has excellent COe sensitivity.
従来、測定対象のガス混合物中でガス成分の検知またはガス濃度の決定のために、固体電解質をベースとして構成されかつ混成電位原理により運転されるセンサや、接触燃焼型のガスセンサなど、種々のガスセンサが知られている。 Conventionally, various gas sensors have been used to detect gas components or determine gas concentrations in gas mixtures to be measured, such as sensors constructed based on solid electrolytes and operated on the mixed potential principle, and catalytic combustion type gas sensors. It has been known.
固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された少なくとも一対の電極を含む一酸化炭素ガスセンサが知られている(例えば、特許文献1、2を参照)。これらのガスセンサにおいては、検知対象ガスに、雑ガスが混入する場合でも、雑ガスの影響を受けずに、検知対象ガスを精確に検知することが求められる。
Carbon monoxide gas sensors are known that include at least one pair of electrodes that are ionically conductively connected via a solid electrolyte substrate (see, for example,
二酸化硫黄を含む雑ガスによる電極の被毒を低減するために、電極付近に多孔質セラミックからなるガス選択透過体を設けた、一酸化炭素を含む可燃性ガス検出のためのガスセンサが知られている(例えば、特許文献3、4を参照)。また、二酸化硫黄及び酸素の一酸化炭素測定値への影響を排除するために、固体電解質の表面に、二酸化硫黄を検出する電極を設けたガスセンサが知られている(例えば、特許文献5を参照)。 A gas sensor for detecting combustible gases including carbon monoxide is known, in which a gas-selective permeable body made of porous ceramic is provided near the electrodes in order to reduce poisoning of the electrodes by miscellaneous gases including sulfur dioxide. (For example, see Patent Documents 3 and 4). Furthermore, in order to eliminate the influence of sulfur dioxide and oxygen on carbon monoxide measurements, gas sensors are known in which electrodes for detecting sulfur dioxide are provided on the surface of a solid electrolyte (for example, see Patent Document 5). ).
測定対象ガスに含まれうる雑ガスの組成は、ガスセンサが配置される環境により大きく異なり、誤検知を引き起こす雑ガスも、様々である。例えば、検知対象ガスが、COe(CO equivalent)ガスの場合、二酸化硫黄(SO2)ガスが、雑ガスとして誤検知を引き起こす場合がある。測定対象ガスが、天然ガスなどを燃料とする排気ガスである場合、排気ガス中のSO2ガス濃度は通常30ppm以下であるが、石炭などを燃料とする排気ガスである場合、排気ガス中にSO2ガスが2000ppm程度も含まれる場合がある。このような場合、COeガスの検知におけるSO2ガスの雑ガスとしての影響が大きく、COeガス濃度が0でも、SO2ガスをCOeガスと誤検知することがあり、正確な測定が難しい場合があった。 The composition of miscellaneous gases that may be included in the gas to be measured varies greatly depending on the environment in which the gas sensor is placed, and there are also various miscellaneous gases that cause false detection. For example, when the detection target gas is COe (CO equivalent) gas, sulfur dioxide (SO 2 ) gas may cause false detection as a miscellaneous gas. When the gas to be measured is exhaust gas fueled by natural gas, etc., the concentration of SO2 gas in the exhaust gas is usually 30 ppm or less; however, when the gas to be measured is exhaust gas fueled by coal, etc. As much as 2000 ppm of SO 2 gas may be included. In such cases, SO 2 gas has a large influence as a miscellaneous gas on COe gas detection, and even if the COe gas concentration is 0, SO 2 gas may be mistakenly detected as COe gas, making accurate measurement difficult. there were.
混成電位型のガスセンサにより、COeガスを検知するにあたって、SO2ガスの影響を排除し、誤検知を無くしてCOeガス濃度を正確に得ることが求められる。 When detecting COe gas using a mixed potential type gas sensor, it is required to eliminate the influence of SO 2 gas, eliminate false detections, and accurately obtain the COe gas concentration.
本発明者らは、鋭意検討の結果、COeガスを検知可能で、かつSO2ガスを誤検知しない電極構造及び測定条件に着目した。そして、検知電極及び対極の膜厚を所定の範囲に設定したセンサを用いて、かつ測定時の電極温度を所定の範囲とすることで、SO2ガスによるCOeガスの誤検知の低減が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors focused on an electrode structure and measurement conditions that can detect COe gas and do not falsely detect SO 2 gas. By using a sensor in which the thickness of the detection electrode and counter electrode are set within a predetermined range, and by setting the electrode temperature during measurement within a predetermined range, it is possible to reduce false detection of COe gas due to SO 2 gas. They discovered something and completed the present invention.
本発明は、一実施形態によれば、COeガスセンサであって、固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された少なくとも一対の検知電極と対極とを含み、前記検知電極の膜厚が10~35μmであり、前記対極の膜厚が30~50μmであるCOeガスセンサに関する。 According to one embodiment, the present invention is a COe gas sensor, which includes at least one pair of sensing electrodes and a counter electrode that are ionically conductively connected via a solid electrolyte substrate, and the sensing electrode has a film thickness of 10 to 10 ml. 35 μm, and the counter electrode has a film thickness of 30 to 50 μm.
前記COeガスセンサにおいて、前記検知電極と前記対極が、硫黄原子が吸着した電極であることが好ましい。 In the COe gas sensor, it is preferable that the detection electrode and the counter electrode are electrodes to which sulfur atoms are adsorbed.
前記COeガスセンサにおいて、前記検知電極が、白金を含む合金粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体であることが好ましい。 In the COe gas sensor, the sensing electrode is preferably a sintered body containing alloy particles containing platinum and solid electrolyte particles.
前記COeガスセンサにおいて、前記検知電極と前記対極を、580~650℃に加熱可能なヒータを備えることが好ましい。 The COe gas sensor preferably includes a heater capable of heating the detection electrode and the counter electrode to 580 to 650°C.
本発明は、別の実施形態によれば、ガス検出計であって、解放端を有する管状ケーシング中に、前述のCOeガスセンサを内蔵したガス検出計に関する。 According to another embodiment, the present invention relates to a gas detection meter in which the above-mentioned COe gas sensor is housed in a tubular casing having an open end.
前記ガス検出計において、前記解放端を有する管状ケーシング中に、酸素ガスセンサをさらに備え、当該酸素ガスセンサが、固体電解質基板と、前記固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された少なくとも一対の電極とを含み、当該一対の電極が、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知電極と、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知のための対極とを含み、前記酸素検知電極が、前記解放端から流入する測定対象ガスに接触可能に構成され、前記酸素検知のための対極が、前記測定対象ガス雰囲気から遮断されていることが好ましい。 The gas detection meter further includes an oxygen gas sensor in the tubular casing having the open end, the oxygen gas sensor comprising a solid electrolyte substrate and at least a pair of electrodes connected to each other in an ion conductive manner via the solid electrolyte substrate. The pair of electrodes includes an oxygen sensing electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles, and an oxygen detection electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles. a counter electrode for detection, the oxygen detection electrode is configured to be able to come into contact with the gas to be measured flowing in from the open end, and the counter electrode for oxygen detection is shielded from the atmosphere of the gas to be measured. It is preferable.
本発明は、また別の実施形態によれば、前述のガスセンサの製造方法であって、固体電解質基板に、少なくとも一対の検知電極と対極とを形成する工程と、前記検知電極と対極を、二酸化硫黄ガスに接触させ、エージングする工程とを含む方法に関する。 According to another embodiment, the present invention provides a method for manufacturing the gas sensor described above, including the steps of forming at least one pair of sensing electrodes and a counter electrode on a solid electrolyte substrate; and a step of contacting with sulfur gas and aging.
本発明は、さらにまた別の実施形態によれば、前述のガスセンサを用いたCOeガスの検知方法であって、前記検知電極と前記対極の温度が580~650℃となる雰囲気下で、測定対象ガスを前記検知電極と前記対極に接触させる工程と、前記検知電極と前記対極との間の電位差を測定する工程とを含む方法に関する。 According to yet another embodiment, the present invention provides a method for detecting COe gas using the above-mentioned gas sensor, in which an object to be measured is The present invention relates to a method including the steps of: bringing a gas into contact with the sensing electrode and the counter electrode; and measuring a potential difference between the sensing electrode and the counter electrode.
本発明によれば、SO2ガスの影響を受けることなく、COeガスを高い感度で選択的に検知することができる混成電位型のCOeガスセンサを提供することができる。このCOeガスセンサを用いることにより、石炭を燃料とするボイラなど排気ガス中のSO2濃度が高い環境でも、正確にCOeガス濃度を測定できる。これにより、ボイラの燃焼状態を監視し、最適燃焼制御の実現を可能とし、エネルギー効率の向上、CO2排出削減に供する。 According to the present invention, it is possible to provide a mixed potential type COe gas sensor that can selectively detect COe gas with high sensitivity without being affected by SO 2 gas. By using this COe gas sensor, the COe gas concentration can be accurately measured even in environments where the SO 2 concentration in the exhaust gas is high, such as in coal-fired boilers. This makes it possible to monitor the combustion state of the boiler and achieve optimal combustion control, thereby improving energy efficiency and reducing CO 2 emissions.
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
[第1実施形態:COeガスセンサ]
本発明は、第1実施形態によれば、COeガスセンサに関する。本実施形態によるCOeガスセンサは固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された少なくとも一対の検知電極と対極とを含み、前記検知電極の膜厚が10~35μmであり、前記対極の膜厚が30~50μmである、COeガスセンサである。
[First embodiment: COe gas sensor]
According to a first embodiment, the present invention relates to a COe gas sensor. The COe gas sensor according to the present embodiment includes at least one pair of sensing electrodes and a counter electrode that are ionically conductively connected via a solid electrolyte substrate, the sensing electrode has a film thickness of 10 to 35 μm, and the counter electrode has a film thickness of 10 to 35 μm. This is a COe gas sensor with a diameter of 30 to 50 μm.
本実施形態に係るCOeガスセンサは、検知対象ガスであるCOeガスを含み、非検知対象ガスをも含むガスを測定対象ガスとする。ここで、COeガスとは、燃料の不完全燃焼の際に生成するガスであって、一酸化炭素(CO)、及び水素(H2)を含むガスである。したがって、本明細書において、COeガス濃度とは、COガスとH2ガスとの総濃度をいうものとする。本発明によるCOeガスセンサは、二酸化硫黄(SO2)ガスを誤検知することなく、COeガス濃度を検知することが可能なガスセンサである。 The COe gas sensor according to the present embodiment includes a COe gas as a detection target gas, and also includes a non-detection target gas as a measurement target gas. Here, COe gas is a gas generated during incomplete combustion of fuel, and is a gas containing carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). Therefore, in this specification, the COe gas concentration refers to the total concentration of CO gas and H 2 gas. The COe gas sensor according to the present invention is a gas sensor that can detect COe gas concentration without erroneously detecting sulfur dioxide (SO 2 ) gas.
図1は、第1実施形態によるCOeガスセンサの概略断面図である。COeガスセンサ1は、固体電解質基板11と、検知電極12と、対極13とを備える。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a COe gas sensor according to a first embodiment. The
固体電解質基板11は、検知電極12または対極13と、検知対象ガスを含む気相との三相界面を形成し、イオン電導を可能とする部材である。固体電解質基板11の形状は特には限定されず、検知電極2及び対極13間をイオン電導可能に結合することができればよい。したがって、例えば図1に示す平板状の固体電解質基板11の他、筒状の基板や、一端が閉鎖された筒状の基板であってもよい。
The
固体電解質基板11は、安定化ジルコニアが好ましく、例えば、イットリア、セリア等の希土類金属酸化物により安定化したジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニア等が挙げられるが、これらには限定されない。イオン電導性の観点から、特にはイットリア安定化ジルコニアを用いることが好ましい。
The
検知電極12は、作用電極として機能し、対極13との間で起電力の差を測定可能に構成される。図1においては、検知電極12と対極13は、それぞれが固体電解質基板11に接触して形成され、かつ検知電極12と対極13とが離間して設けられる。しかし、検知電極12と対極13とが、固体電解質基板11を介してイオン電導性に結合していればよく、例えば、検知電極12と固体電解質基板11との間に、イオン電導性の他の部材を介していてもよい。また、図1においては、平板状の固体電解質基板11の一方の表面上に、検知電極12と対極13とが離間して設けられているが、平板状の固体電解質基板11の一方の表面に検知電極を、他方の表面に対極を配置することもできる。しかしながら、検知電極12と対極13とが、同一の気相雰囲気と接触するように構成することが必要であり、固体電解質基板により検知電極12と対極13との雰囲気が遮断されない態様にて、検知電極12と対極13を配置する。
The
検知電極12は、白金(Pt)を含む金属合金からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であってよい。Ptを含む金属合金としては、Ptと金(Au)の合金、やPtとロジウム(Rh)の合金等を含んでもよい。Ptを含む合金におけるPtとそれ以外の金属との質量比は、例えば、98:2~85:15程度であってよいが特には限定されない。金属粒子の平均粒子径は、約0.5~2.5μm程度であってよいが、特には限定されない。固体電解質粒子は、安定化ジルコニア粒子であってよく、固体電解質基板11の材料として挙げた任意の安定化ジルコニアから選択される1種以上であってよい。また、固体電解質基板11の主成分となる安定化ジルコニアと同一組成の安定化ジルコニアであってもよく、異なる組成の安定化ジルコニアであってもよい。固体電解質粒子は、特には、イットリア安定化ジルコニア粒子が好ましい。固体電解質粒子の平均粒子径は、約0.1~1μm程度であってよいが、特には限定されない。
The
このような焼結体は、Pt合金からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む混合物を、バインダに溶解させた有機溶剤等の適切な溶剤中に分散して得られたペーストを、固体電解質基板11上に、例えば薄層形状に塗布・成形して、大気中で、1200~1400℃で焼成することにより得ることができる。
Such a sintered body is made by dispersing a paste obtained by dispersing a mixture containing metal particles made of a Pt alloy and solid electrolyte particles in an appropriate solvent such as an organic solvent dissolved in a binder, and adding a paste to the solid electrolyte. It can be obtained by coating and forming, for example, a thin layer onto the
検知電極12の膜厚は、10~35μmに構成する。15~30μmとすることがさらに好ましい。膜厚は、焼結後の膜厚をいうものとする。検知電極12の膜厚を上記所定の範囲内とすることで、SO2感度を低く抑えることができ、COe感度が十分に得られ、COe感度のばらつきを低減することができる。
The film thickness of the
対極13の材料は、Ptを含む金属もしくはとPtからなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であってよい。金属粒子、固体電解質粒子の粒径と、好ましい組成範囲は、検知電極12と同様であってよく、焼結体の製造方法もまた、検知電極12の製造方法と同じであってよい。
The material of the
対極13の膜厚は、20~60μmに構成する。30~50μmとすることがさらに好ましい。膜厚は、焼結後の膜厚をいうものとする。対極13の膜厚を上記所定の範囲内とすることで、欠陥のない膜が得られ、また、SO2感度を低く抑えることができ、COe感度が十分に得られ、COe感度のばらつきを低減することができる。
The thickness of the
検知電極12の膜厚と対極13の膜厚の関係は、特には限定されず、検知電極12と対極13がそれぞれ、上記の所定の膜厚範囲内であればよい。
The relationship between the thickness of the
検知電極12及び対極13はいずれも、SO2ガスでエージングされた電極であることが好ましく、SO2ガス由来の硫黄成分を含むことが好ましい。具体的には、硫黄成分は、硫黄原子として、焼結体を構成する粒子の表面や間隙に吸着している。硫黄原子が吸着していることは、電極の成分の分析により検知することができ、具体的な分析法としては、X線光電子分光法(XPS)、飛行時間型質量分析計(TOF-SIMS)が挙げられる。
Both the
検知電極12及び対極13をSO2ガスに所定の条件で接触させ、エージングすることで、本実施形態によるCOeガスセンサ1のSO2ガスに対する感度を低下させることができ、SO2ガスの誤検知を防止することができる。
By bringing the
COeガスセンサ1は、検知電極12及び対極13にそれぞれ接続される図示しない検出部を含む。検出部は、検出回路及び配線を含む。配線は、その一端が検知電極12と接続され、他端が検出回路と接続される配線と、その一端が対極13と接続され、他端が検出回路と接続される配線とを含む。検出回路は、検知電極12と対極13との間の起電力(電位差)を測定可能な機器であってよく、一般的な電位計であってよい。また、配線は導電性部材からなる配線であってよく、Pt線、または配線が接続される電極材料と同一組成の焼結体で構成された配線であってよい。
The
本実施形態によるCOeガスセンサ1は、さらなる任意選択的な要素として、ヒータ(図示せず)を備えていてもよい。ヒータは、必要に応じて固体電解質基板11及び検知電極12を所定の温度まで昇温可能な装置であってよく、タングステン(W)薄膜や白金(Pt)薄膜からなる薄層型のヒータであってもよく、セラミックヒータであってもよく、それ以外の任意のヒータであってもよい。図1に示すCOeガスセンサ1がさらにヒータを備える場合、ヒータは、例えば、固体電解質基板11の一方の表面であって、検知電極12及び対極13が設けられているのとは反対側の表面に、絶縁膜を設け、検知電極12及び対極13とヒータが固体電解質基板11及び絶縁膜を介して対向する位置関係で形成することができる。あるいは、ヒータは、固体電解質基板とは接触せずに固体電解質基板の近傍、例えば固体電解質基板の周囲に設けることもできるが、特定の態様には限定されない。ヒータは、検知電極12を、580℃から635℃の温度範囲に設定し、維持することができるものを用いることができる。
The
本実施形態によるCOeガスセンサ1は、任意選択的な要素として、一対の検知電極と対極に加えて、さらに一以上の検知電極を備えてもよい場合がある。また、二対以上のCOeガスの検知電極及び対極を備えていてもよい場合がある。しかし、SO2ガスを検出するための電極等を備える必要はない。また、SO2ガスを吸着または除去する吸着体や触媒を備える必要はない。本実施形態によるCOeガスセンサ1は、COeガスを検出する検知電極及び対極を所定の構成とすることで、追加の電極を含む検出系や部材を設けることなく、SO2ガスの影響を排除してCOeガスの検知ができる点で極めて有利である。
The
次に、このような構成を備えるガスセンサの製造方法について説明する。本実施形態によるCOeガスセンサ1の製造方法は、固体電解質基板11に検知電極12及び対極13を形成する工程を含む。
Next, a method for manufacturing a gas sensor having such a configuration will be described. The method for manufacturing the
電極形成工程では、固体電解質基板11に検知電極12及び対極13を形成する。それぞれの電極の形成方法については先に述べたとおりである。検知電極12の材料からなるペースト、対極13の材料からなるペーストの両方を固体電解質基板11上に形成し、かつ、検知電極12及び対極13のそれぞれと検出回路との間を接続する配線を固体電解質基板11上に配設する。その後、これらを焼成することが好ましい。固体電解質基板11は、市販品を用いることもできるし、電極形成工程に先立って、固体電解質材料を所望の形状に成形して製造する工程を実施することもできる。また、任意選択的な構成要素であるヒータを固体電解質基板上に備えるガスセンサにおいては、予めアルミナ等の電気的絶縁層を積層形成し、その上にPtペーストなどからなるヒータ電極パターンを印刷法などにより形成、焼成しておくことにより、固体電解質基板11上にヒータを形成することができる。電極形成工程により、固体電解質基板11、検知電極12及び対極13及び配線を含むCOeガスセンサ1を得ることができる。
In the electrode forming step, a
検知電極12及び対極13が、硫黄原子が吸着した電極である場合には、電極形成後に、検知電極12及び対極13を、COeガスセンサの運転温度、常圧下でSO2ガスに接触させる工程を含むことが好ましい。この工程は、エージング工程ともいうことができる。接触させるSO2ガスは、例えば、1.2体積%のSO2ガス、及び3体積%のO2ガスを含み、残余がN2ガスである、ガス混合物であってよく、エージング工程を実施する時間は少なくとも約100時間とすることができる。また、エージング温度は、COeガスセンサの運転温度とすることができ、580~650℃とすることができる。具体的な操作としては、検知電極及び対極が形成された固体電解質基板を、上記所定の温度に加熱可能な炉中で、上記SO2雰囲気にて、所定の時間にわたり加熱することができる。
When the
エージング工程を実施することで、SO2ガス由来の硫黄原子を電極に吸着させ、COeガスセンサの、SO2ガス感度を低減することができる。SO2ガス由来の硫黄原子を電極に吸着させるためには、上記SO2ガス濃度及び曝露時間には限定されず、SO2ガス濃度(体積%)と曝露時間(hour)の積算値が、上記好ましい値である120以上になる条件下であれば、ガス濃度及び/または曝露時間を変更することができる。当該積算値の上限値は特には限定されないが、例えば、1.2体積%×300hour(360)程度とすることができる。検知電極12及び対極13をSO2ガスに接触させるエージング工程は、電極の形成、焼結後であればよく、ケーシングなどの任意選択的な他の構成部材を組み合わせる前であっても、組み合わせた後でよい。しかし、高濃度の腐食性ガスを用いる観点からは、他の構成部材を組み合わせる前とすることが好ましい。
By performing the aging process, sulfur atoms derived from SO 2 gas can be adsorbed to the electrode, and the SO 2 gas sensitivity of the COe gas sensor can be reduced. In order to adsorb sulfur atoms derived from SO 2 gas onto the electrode, the integrated value of the SO 2 gas concentration (volume %) and exposure time (hour) is not limited to the above SO 2 gas concentration and exposure time. The gas concentration and/or exposure time can be changed as long as the desired value is 120 or more. The upper limit of the integrated value is not particularly limited, but may be, for example, about 1.2% by volume x 300 hours (360). The aging step of contacting the
本実施形態によるCOeガスセンサを用いたCOeガス検知方法について説明する。COeガス検知方法は、COeガスセンサの作動方法ともいうことができる。COeガス検知方法は、以下の工程を含む。
検知電極と対極の温度が580~650℃となる雰囲気下で、測定対象ガスを検知電極及び対極に接触させる工程、及び前記検知電極と対極との間の電位差を測定する工程
A COe gas detection method using the COe gas sensor according to this embodiment will be described. The COe gas detection method can also be called a COe gas sensor operating method. The COe gas detection method includes the following steps.
A step of bringing the gas to be measured into contact with the sensing electrode and the counter electrode in an atmosphere where the temperature of the sensing electrode and the counter electrode is 580 to 650°C, and a step of measuring the potential difference between the sensing electrode and the counter electrode.
測定対象ガスは、一般的にCOeガスを含む可能性があるガスであってよい。典型的には、ゴミ焼却炉やボイラ等の設備で発生するガスであってよいが、これらには限定されない。設備で発生するガスの温度は、特には限定されないが、例えば-10℃~600℃であってよい。これらのガスが検知電極に接触する時点で、検知電極の温度が580~650℃の範囲内にある一定温度となるように制御することができる。好ましくは、検知電極の温度が、600~620℃の範囲内にある一定温度となるように制御する。ここで、検知電極の温度とは、検知電極の電極パターンのリード部分を除いた部分が長方形の場合は、対角線の交点における温度であって、電気的に絶縁した熱電対や測温抵抗体方式のセンサにより測定した温度をいうものとする。ガスの検知にあたって、このような測定対象ガスが流通する煙道等にCOeガスセンサを設置することができる。この場合、検知電極及び対極の両者が、測定対象ガスと接触する態様で、COeガスセンサを設置する。 The gas to be measured may generally be a gas that may include COe gas. Typically, the gas may be gas generated in equipment such as a garbage incinerator or a boiler, but is not limited thereto. The temperature of the gas generated in the equipment is not particularly limited, but may be, for example, -10°C to 600°C. When these gases come into contact with the sensing electrode, the temperature of the sensing electrode can be controlled to a certain constant temperature within the range of 580 to 650°C. Preferably, the temperature of the sensing electrode is controlled to be a constant temperature within the range of 600 to 620°C. Here, the temperature of the sensing electrode is the temperature at the intersection of diagonals when the electrode pattern of the sensing electrode excluding the lead part is rectangular, and is the temperature at the intersection of the diagonal lines, using an electrically insulated thermocouple or resistance temperature detector. temperature measured by a sensor. In detecting gas, a COe gas sensor can be installed in a flue or the like through which such a gas to be measured flows. In this case, the COe gas sensor is installed in such a manner that both the detection electrode and the counter electrode are in contact with the gas to be measured.
検知電極と対極を所定の温度に保持するための温度保持機構は、特には限定されない。温度保持機構の一例としては、検知電極の温度を制御可能なヒータが挙げられる。先に例示したヒータと、温度センサを備え、温度制御を可能にする装置を備える機構であってよい。温度保持機構の別の例としては、固体電解質基板上における、検知電極と対極の位置関係が挙げられる。本実施形態によるCOeガスセンサは、プラント設備等の高温の測定対象ガスが流通する配管等に配置されて用いることができる。配管等に配置され、高温の測定対象ガスが定常的に検知電極と対極に接触可能な状態において、固体電解質基板上で、検知電極と対極が所定の温度範囲となるように、固体電解質基板上における検知電極と対極の位置を決定することができる。この場合、検知電極と対極の温度を検知するための温度センサを備えることができる。 The temperature holding mechanism for holding the sensing electrode and the counter electrode at a predetermined temperature is not particularly limited. An example of the temperature holding mechanism is a heater that can control the temperature of the sensing electrode. It may be a mechanism that includes the above-mentioned heater, a temperature sensor, and a device that enables temperature control. Another example of the temperature maintenance mechanism is the positional relationship between the sensing electrode and the counter electrode on the solid electrolyte substrate. The COe gas sensor according to this embodiment can be used by being placed in a pipe or the like through which a high temperature gas to be measured flows through plant equipment or the like. Placed in piping, etc., in a state where the high temperature gas to be measured can constantly contact the sensing electrode and the counter electrode, the solid electrolyte substrate is placed so that the sensing electrode and the counter electrode are within a predetermined temperature range. The positions of the sensing electrode and the counter electrode can be determined. In this case, a temperature sensor can be provided to detect the temperature of the sensing electrode and the counter electrode.
このように、検知電極の温度を所定の温度範囲内の一定温度に保持し、測定対象ガスを検知電極と対極に接触させて、検知電極と対極との間の起電力を電位差として測定する。そして、この電位差に基づき、COeガス濃度を得ることができる。 In this way, the temperature of the sensing electrode is maintained at a constant temperature within a predetermined temperature range, the gas to be measured is brought into contact with the sensing electrode and the counter electrode, and the electromotive force between the sensing electrode and the counter electrode is measured as a potential difference. Based on this potential difference, the COe gas concentration can be obtained.
本発明の第1実施形態によるCOeガスセンサによれば、検知電極及び対極を所定の材料で、所定の膜厚に構成することにより、SO2ガスの影響を受けることなく、COeガス濃度を正確に得ることができる。 According to the COe gas sensor according to the first embodiment of the present invention, by configuring the detection electrode and the counter electrode with a predetermined material and a predetermined film thickness, the COe gas concentration can be accurately determined without being affected by SO 2 gas. Obtainable.
[第2実施形態:ガス検出計]
本発明は、第2実施形態によれば、ガス検出計に関する。本実施形態によるガス検出計は、解放端を有する管状ケーシング中に、第1実施形態のCOeガスセンサを内蔵したガス検出計であって、前記検知電極と前記対極とが、前記解放端から流入する測定対象ガスに接触可能に構成された、ガス検出計である。
[Second embodiment: gas detection meter]
According to a second embodiment, the present invention relates to a gas detection meter. The gas detection meter according to the present embodiment is a gas detection meter in which the COe gas sensor of the first embodiment is built into a tubular casing having an open end, and the sensing electrode and the counter electrode flow into the gas sensor from the open end. This is a gas detection meter configured to be able to come into contact with the gas to be measured.
ガス検出計は、COeガスセンサを備え、任意選択的に酸素ガスセンサを備えてもよい。各態様について、ガス検出計の実施形態を例示する図面を参照して説明する。 The gas detection meter includes a COe gas sensor and may optionally include an oxygen gas sensor. Each aspect will be described with reference to drawings illustrating embodiments of the gas detector.
図2、3は、第2実施形態によるガス検出計の一例を示す概念図であり、図2は、ガス検出計を構成するケーシング内にある試験管状の固体電解質基板の側面図であり、図3は、固体電解質基板の中心軸を通るその断面図である。図示するガス検出計2は、第1実施形態によるCOeガスセンサと、酸素ガスセンサとが一体となった構造体をケーシング内に内蔵した直接挿入式のガス検出計である。図2、3を参照すると、ケーシング26内に、試験管状の固体電解質基板21とその上に設けられた検知電極22、対極23、酸素検知電極24、酸素検知対極25とを含む構造体を備える。ガス検出計2は、検知電極22と対極23に接続されたCOe検出回路27、並びに酸素検知電極24と酸素検知対極25に接続された酸素検出回路28をさらに備える。
2 and 3 are conceptual diagrams showing an example of a gas detector according to the second embodiment, and FIG. 2 is a side view of a test tube-shaped solid electrolyte substrate in a casing that constitutes the gas detector. 3 is a cross-sectional view of the solid electrolyte substrate passing through its central axis. The illustrated
ガス検出計2を構成する固体電解質基板21は、一端が閉塞した管状構造体である。より具体的には、固体電解質基板21は、一定径でもって所定長さで伸びる細長い筒状に形成されており、その長手方向の基端部が開口すると共に、長手方向の先端部が閉塞した、試験管形状をなしている。固体電解質基板21は、その先端部が、ケーシング26の解放端近傍に位置するように固定される。対極23は、試験管形状の先端部にあたる固体電解質基板21の外壁に、検知電極22と離間して設けられる。検知電極22と対極23は、固体電解質基板21を介してイオン電導性に接続される。COe検出回路27は、検知電極22と対極23との間の起電力を電位差として検出する。
The
次に本実施形態によるガス検出計の任意構成要素である、酸素ガスセンサについて説明する。酸素ガスセンサは、固体電解質基板21と、酸素検知電極24と、酸素検知対極25と、検出回路28を含む。固体電解質基板21は、COeガスセンサの固体電解質基板を共有することができる。酸素検知電極24、酸素検知対極25の材料及び構造は、第1実施形態によるCOeガスセンサの対極と同様であってよい。酸素検知対極25は、試験管形状の先端部にあたる固体電解質基板21の内壁部に設けられ、酸素検知電極24と概ね対向する位置関係にある。すなわち、酸素検知対極25は、固体電解質基板21を介して酸素検知電極24とイオン電導性に接続され、酸素検知のために校正用ガスと接触する電極として機能する。酸素検知対極25は、固体電解質基板21により、酸素検知電極24が接する雰囲気、すなわち測定対象ガス雰囲気から遮断されるように構成される。検出回路28は、酸素検知電極24が接する雰囲気の酸素濃度と、酸素検知対極25が接する酸素濃度の差に起因する起電力を測定し、酸素濃度を検知することができる。酸素ガスセンサは、COeガスセンサと同一ケーシング内、同一固体電解質基板21上にあって、別個に独立して機能することができる。そのため、本実施形態によるガス検出計は、酸素ガスセンサを備えてもよく、備えなくてもよい。
Next, an oxygen gas sensor, which is an optional component of the gas detector according to this embodiment, will be explained. The oxygen gas sensor includes a
ケーシング26の内壁部には任意選択的にヒータ(図示せず)を備えていてもよい。ヒータは固体電解質基板21の周囲に、検知電極22と対極23を加熱可能な態様で設けることができ、外部電源に接続することができる。
The inner wall of the
本態様によるガス検出計によるガス検知方法について説明する。本態様によるガス検出計は、高温の測定対象ガスが流通する煙道などに直接挿入してCOe、SO2、及び任意選択的に酸素濃度を測定することができる。この場合、一般的に、固体電解質基板21の先端部、すなわち酸素検知電極24が設けられる位置が、測定対象ガスの流入口となるケーシング26の解放端近傍に位置し、最も高温となる。固体電解質基板21の基端部へ近づくほど温度が低くなり、その温度分布は概ね、先端部からの距離に依存する。測定対象ガスは、ケーシング26内の固体電解質基板21の外周に導入され、校正用のガス、例えば空気は固体電解質基板21の内周に導入される。両者の雰囲気が混合することがないように、これらの導入経路は気密的に遮断される。そして、ヒータにより検知電極22を所定温度に加熱することで、検知電極22と対極23との間の起電力が測定可能になり、測定対象ガス中のCOe濃度が得られる。また、酸素検知電極24に接する測定対象ガスと、酸素検知対極25に接する校正用のガスとの酸素分圧の差により、固体電解質基板21に起電力が発生し、この起電力を測定することにより、測定対象ガス中の酸素濃度が得られる。本実施形態によるガス検出計によれば、工場設備等に直接挿入して、COeガス濃度を正確かつ簡便に測定することができることに加え、任意選択的にCOeガスセンサと同じ固体電解質基板上に設けられる酸素ガスセンサにより、酸素濃度も簡便に測定可能な利点がある。
A gas detection method using a gas detector according to this embodiment will be explained. The gas detection meter according to this embodiment can be directly inserted into a flue or the like through which a high-temperature measurement target gas flows to measure COe, SO 2, and optionally oxygen concentrations. In this case, the tip of the
本実施形態によるガス検出計は、単一の装置で、COeガス濃度、及び任意選択的に酸素ガス濃度を高い感度で検知することが可能であり、産業用のガス計測に有利に用いることができる。 The gas detection meter according to this embodiment can detect COe gas concentration and optionally oxygen gas concentration with high sensitivity with a single device, and can be advantageously used for industrial gas measurement. can.
(1)COeガスセンサのテストピースの製造
本発明の第1実施形態によるCOeガスセンサを製造した。固体電解質基板として、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)基板を用いた。当該基板上に、95質量%の白金と5質量%の金からなるAuPt合金粒子と、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)粒子の焼結体からなる検知電極と、白金からなるPt粒子と、YSZ粒子の焼結体からなる対極を形成した。具体的には、AuPt合金粒子とYSZ粒子との混合物を有機溶剤に分散したペースト、及びPt粒子と、YSZ粒子の混合物を有機溶剤に分散したペーストをそれぞれスクリーン印刷で印刷膜厚が所定の厚さになるように、YSZ基板上に形成し、大気中1300℃で焼成した。電極の起電力を測定するために、電極と同じ組成のペーストを用いて、Pt線をYSZ基板上配置し、大気中1000℃で焼成して固定し、COeガスセンサのテストピースを得た。テストピースにおける検知電極の膜厚は、12、13、20、22、24、35、36、38、47または48μmとした。検知電極の膜厚が20μmのテストピースについては、対極の膜厚を、30、40、50μmとした3種のテストピースを作製した。検知電極の膜厚が20μm以外のテストピースについては、対極の膜厚は40μmとした。
(1) Manufacture of test piece of COe gas sensor A COe gas sensor according to the first embodiment of the present invention was manufactured. An yttria-stabilized zirconia (YSZ) substrate was used as the solid electrolyte substrate. On the substrate, AuPt alloy particles made of 95% by mass platinum and 5% by mass gold, a detection electrode made of a sintered body of yttria-stabilized zirconia (YSZ) particles, Pt particles made of platinum, and YSZ particles. A counter electrode was formed from a sintered body of. Specifically, a paste in which a mixture of AuPt alloy particles and YSZ particles was dispersed in an organic solvent, and a paste in which a mixture of Pt particles and YSZ particles were dispersed in an organic solvent were screen printed to a predetermined thickness. It was formed on a YSZ substrate so as to have a similar shape, and was fired at 1300° C. in the air. In order to measure the electromotive force of the electrode, a Pt wire was placed on a YSZ substrate using a paste having the same composition as the electrode, and was fixed by firing at 1000° C. in the atmosphere to obtain a test piece of a COe gas sensor. The film thickness of the sensing electrode in the test piece was 12, 13, 20, 22, 24, 35, 36, 38, 47, or 48 μm. Regarding the test piece in which the thickness of the sensing electrode was 20 μm, three types of test pieces were prepared in which the thickness of the counter electrode was 30, 40, and 50 μm. For test pieces in which the thickness of the sensing electrode was other than 20 μm, the thickness of the counter electrode was 40 μm.
(2)COe感度及びSO2感度の測定
製造したテストピースのCOe感度及びSO2感度を測定した。測定系は、電気炉にて580℃から665℃に加熱可能な構成とした石英炉心管の中央にテストピースを配置し、炉心管の一端から他端に向けて、COeまたはSO2を含む試験ガスを、一定の流速8.1mm/sで流して、検知電極と対極の間の起電力を測定した。試験COeガスは、ベースとなる試験空気に、100、300、1000または2000ppmのCOeを混合した。試験空気は、3体積%のO2と残余がN2からなる組成とした。また、COeガスは、COガスとH2ガスの体積比1:1の混合物とした。試験SO2ガスは、試験空気に1000ppmのSO2ガスを混合した。
(2) Measurement of COe sensitivity and SO 2 sensitivity The COe sensitivity and SO 2 sensitivity of the manufactured test piece were measured. The measurement system consists of placing a test piece in the center of a quartz furnace tube that can be heated from 580°C to 665°C in an electric furnace, and running the test piece containing COe or SO 2 from one end of the furnace tube to the other. Gas was caused to flow at a constant flow rate of 8.1 mm/s, and the electromotive force between the sensing electrode and the counter electrode was measured. The test COe gas was a base test air mixed with 100, 300, 1000, or 2000 ppm of COe. The test air had a composition of 3% by volume O 2 and the balance N 2 . Further, the COe gas was a mixture of CO gas and H 2 gas at a volume ratio of 1:1. The test SO 2 gas was a mixture of 1000 ppm SO 2 gas in the test air.
各種テストピースにおける、COe感度及びSO2感度の測定方法は以下の通りとした。ガスセンサの運転温度を580℃に維持し、試験COeガスの濃度を、低濃度から高濃度に段階的に変化させ、その間の電位差を測定した。運転温度とは、検知電極及び対極の温度をいうものとする。同様に、運転温度を600℃、620℃、635℃、650℃、665℃と、低温から高温に段階的に変化させて、各温度において試験COeガスの濃度を、低濃度から高濃度に段階的に変化させ、検知電極と対極の間の起電力を得た。次いで、665℃に維持して、試験空気を流した後、試験SO2ガスを流し、運転温度を665℃、650℃、635℃、620℃、600℃と、580℃と高温から低温に段階的に変化させて、検知電極と対極の間の電位差を得た。 The methods for measuring COe sensitivity and SO 2 sensitivity in various test pieces were as follows. The operating temperature of the gas sensor was maintained at 580° C., and the concentration of the test COe gas was changed stepwise from a low concentration to a high concentration, and the potential difference therebetween was measured. The operating temperature refers to the temperature of the sensing electrode and the counter electrode. Similarly, the operating temperature was changed stepwise from low to high temperature at 600°C, 620°C, 635°C, 650°C, and 665°C, and the concentration of the test COe gas was changed from low to high concentration at each temperature. to obtain the electromotive force between the sensing electrode and the counter electrode. Next, after maintaining the temperature at 665°C and flowing test air, test SO 2 gas was flowed, and the operating temperature was stepped from high to low at 665°C, 650°C, 635°C, 620°C, 600°C, and 580°C. to obtain the potential difference between the sensing electrode and the counter electrode.
(3)評価結果
先のCOe感度及びSO2感度の測定結果に基づき、検知電極膜厚、運転温度を変更した場合のCOeガスセンサのテストピースの特性を評価した。図4は、SO2選択性を示すグラフであり、横軸は検知極の膜厚(μm)、縦軸はSO2濃度1000ppmの感度と同じ感度が得られるCOe濃度(ppm)を表す。図4から、検知電極の膜厚が10~35μmの範囲で、かつ635℃以下程度と運転温度が低い場合に、COe感度に対するSO2感度の影響を低減できることが確認された。
(3) Evaluation Results Based on the above measurement results of COe sensitivity and SO 2 sensitivity, the characteristics of the test piece of the COe gas sensor were evaluated when the detection electrode film thickness and operating temperature were changed. FIG. 4 is a graph showing SO 2 selectivity, where the horizontal axis represents the film thickness of the sensing electrode (μm), and the vertical axis represents the COe concentration (ppm) at which the same sensitivity as the sensitivity at an SO 2 concentration of 1000 ppm can be obtained. From FIG. 4, it was confirmed that the influence of SO 2 sensitivity on COe sensitivity can be reduced when the thickness of the sensing electrode is in the range of 10 to 35 μm and the operating temperature is low, about 635° C. or less.
図5は、COe感度の膜厚、運転温度依存性を示すグラフであり、横軸は検知極の膜厚(μm)、縦軸はCOe感度を表す。図5から、検知電極の膜厚が10~35μmの範囲で、感度の膜厚依存性が小さいことが確認された。膜厚が35μmを超えて大きくなるにつれて、感度が低下し、感度のばらつきが大きくなる傾向がみられた。図4、5より、対極膜厚は、30~50μmの範囲では、SO2感度にもCOe感度にも影響が少なかった。 FIG. 5 is a graph showing the film thickness and operating temperature dependence of COe sensitivity, where the horizontal axis represents the film thickness (μm) of the sensing electrode and the vertical axis represents the COe sensitivity. From FIG. 5, it was confirmed that the dependence of sensitivity on film thickness was small when the film thickness of the sensing electrode was in the range of 10 to 35 μm. As the film thickness increased beyond 35 μm, there was a tendency for the sensitivity to decrease and the variation in sensitivity to increase. From FIGS. 4 and 5, the counter electrode film thickness had little effect on both SO 2 sensitivity and COe sensitivity in the range of 30 to 50 μm.
図6は、COe感度ばらつきを示すグラフであり、横軸は運転温度(℃)、縦軸はCOe濃度ごとに、(最大値-最小値)/平均値×100で表される値(%)を示す。運転温度が650℃を超えると、感度のばらつきが大きくなる傾向がみられた。 Figure 6 is a graph showing COe sensitivity variations, where the horizontal axis is the operating temperature (°C) and the vertical axis is the value (%) expressed by (maximum value - minimum value)/average value x 100 for each COe concentration. shows. When the operating temperature exceeded 650° C., there was a tendency for variations in sensitivity to increase.
(4)SO2ガスによるエージング
上記(1)で製造した、検知電極が20μm、対極が40μmのテストピースを、SO2ガスによりエージングした。具体的には、1.2体積%のSO2ガスと、3体積%のO2ガスを含み、残余がN2ガスからなるガスであって、H2ガスおよびCOガスを含まないガス雰囲気中に、650℃で300時間保持し、感度を経時的に測定した。図7は、エージング時間とSO2感度比の関係を示すグラフである。感度比は、各時間における検知電極と対極の間の起電力測定値の、エージング前の検知電極及び対極間の起電力測定値に対する比率である。図7から、エージング開始から、約110時間まではSO2感度比が経時的に減少し、約110時間以降は、SO2感度比はほとんど変化がないことが確認された。
(4) Aging with SO 2 gas The test piece manufactured in (1) above, with a sensing electrode of 20 μm and a counter electrode of 40 μm, was aged with SO 2 gas. Specifically, in a gas atmosphere containing 1.2% by volume of SO 2 gas and 3% by volume of O 2 gas, with the remainder being N 2 gas, and not containing H 2 gas and CO gas. Then, the temperature was maintained at 650° C. for 300 hours, and the sensitivity was measured over time. FIG. 7 is a graph showing the relationship between aging time and SO 2 sensitivity ratio. The sensitivity ratio is the ratio of the electromotive force measurement between the sensing electrode and the counter electrode at each time to the electromotive force measurement between the sensing electrode and the counter electrode before aging. From FIG. 7, it was confirmed that the SO 2 sensitivity ratio decreased over time from the start of aging until about 110 hours, and after about 110 hours, there was almost no change in the SO 2 sensitivity ratio.
理論に拘束される意図はないが、固体電解質基板上に設けられた検知電極と対極における反応を説明する。本発明に係る混成電位型のガスセンサにおいては、下記式(1)で示す電極内で生じる気相CO酸化反応と、下記式(2)で示す三相界面で生じるCO酸化反応が進行する。約500℃以上の加熱雰囲気下の固体電解質基板上では、酸素イオンの伝導により、式(2)の反応に起因する起電力が得られる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. - Can be changed.
本発明に係るCOeガスセンサは、ボイラなどの煙道に挿入し燃焼排気中のCOe濃度の正確なモニタリングを可能にする。特に、石炭燃料等、硫黄含有量の多い原料を用いるシステムに好適である。さらに、既存の酸素濃度センサと組み合わせることによりボイラなどの燃焼制御システムを構築することが可能となり、省エネルギーに貢献することができる。 The COe gas sensor according to the present invention can be inserted into the flue of a boiler or the like to accurately monitor the COe concentration in combustion exhaust gas. It is particularly suitable for systems using raw materials with high sulfur content, such as coal fuel. Furthermore, by combining it with existing oxygen concentration sensors, it becomes possible to construct combustion control systems such as boilers, contributing to energy savings.
1 COeガスセンサ、11 固体電解質基板、12 検知電極、13 対極
2 ガス検出計、21 固体電解質基板、22 検知電極、23 対極
24 酸素検知電極、25 酸素検知対極、26 ケーシング
27 COe検出回路、28 酸素検出回路
1 COe gas sensor, 11 solid electrolyte substrate, 12 detection electrode, 13
Claims (8)
前記検知電極の膜厚が10~35μmであり、前記対極の膜厚が30~50μmである、
COeガスセンサ。 at least one pair of sensing electrodes and a counter electrode connected in an ionically conductive manner via a solid electrolyte substrate;
The thickness of the sensing electrode is 10 to 35 μm, and the thickness of the counter electrode is 30 to 50 μm.
COe gas sensor.
当該酸素ガスセンサが、固体電解質基板と、前記固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された少なくとも一対の電極とを含み、
当該一対の電極が、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知電極と、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知のための対極とを含み、
前記酸素検知電極が、前記解放端から流入する測定対象ガスに接触可能に構成され、前記酸素検知のための対極が、前記測定対象ガス雰囲気から遮断されている、請求項4に記載のガス検出計。 further comprising an oxygen gas sensor in the tubular casing having the open end;
The oxygen gas sensor includes a solid electrolyte substrate and at least a pair of electrodes ionically conductively connected via the solid electrolyte substrate,
The pair of electrodes is an oxygen sensing electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles, and an oxygen detection electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles. including the opposite pole,
The gas detection according to claim 4, wherein the oxygen detection electrode is configured to be able to contact the gas to be measured flowing in from the open end, and the counter electrode for oxygen detection is cut off from the atmosphere of the gas to be measured. Total.
固体電解質基板に、少なくとも一対の検知電極と対極とを形成する工程と、
前記検知電極と前記対極を、二酸化硫黄ガスに接触させ、エージングする工程と
を含む、方法。 A method for manufacturing a gas sensor according to claim 1, comprising:
forming at least one pair of sensing electrodes and a counter electrode on the solid electrolyte substrate;
A method comprising the step of aging the sensing electrode and the counter electrode by contacting them with sulfur dioxide gas.
前記検知電極と前記対極の温度が580~650℃となる雰囲気下で、測定対象ガスを前記検知電極と前記対極に接触させる工程と、
前記検知電極と前記対極との間の電位差を測定する工程と
を含む方法。
A method for detecting COe gas using the gas sensor according to claim 1,
Bringing the gas to be measured into contact with the sensing electrode and the counter electrode in an atmosphere where the temperature of the sensing electrode and the counter electrode is 580 to 650°C;
measuring a potential difference between the sensing electrode and the counter electrode.
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