JP3088457B2 - 気体、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量の測定のための、触媒活性保護層を有するセンサー及びそのようなセンサーの製法 - Google Patents
気体、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量の測定のための、触媒活性保護層を有するセンサー及びそのようなセンサーの製法Info
- Publication number
- JP3088457B2 JP3088457B2 JP04500271A JP50027192A JP3088457B2 JP 3088457 B2 JP3088457 B2 JP 3088457B2 JP 04500271 A JP04500271 A JP 04500271A JP 50027192 A JP50027192 A JP 50027192A JP 3088457 B2 JP3088457 B2 JP 3088457B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protective layer
- rhodium
- sensor
- platinum
- producing
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4078—Means for sealing the sensor element in a housing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
る。固体電解質体を有し、固体電解質体の測定ガスに曝
される側面に電極少なくとも1個を有し並びに測定ガス
に曝される電極上に触媒活性物質(その際触媒活性物質
は、白金又は白金合金である)を含有する保護層を有す
るようなセンサーは、既に公知である(西独特許(DE−
OS)第3737215号明細書)。測定ガスに曝される電極を
被覆する多孔性保護層中への触媒活性物質の導入は、排
ガスの熱力学的平衡の調整を促進するために、かつでき
るだけλ=1に近い制御位置を達成するために必要であ
る。しかしながら、白金は、低い排ガス温度で、平衡調
整を申し分のない程度で触媒することはできなかったこ
とが判明していた。これに対して、ロジウムは、低温
で、特に二酸化窒素の還元に関して、優れた触媒作用を
示す。
・レイヤード・ジルコニア・オキシゲン・センサー・ウ
ィズ・モデファイド・ロジウム・カタリスト・エレクト
ロード(Multi Layered Zirconia Oxygen Sensor with
Modified Rhodium Catalyst Electrode)」中に、白金
電極上にロジウム層を有する、薄片形の酸素プローブ
が、提案されており、ここで白金層とロジウム層との間
には、場合により絶縁中間層が備えられている。この層
構成により、排ガス中の平衡調整が、従ってプローブ特
性が改良される。白金電極並びにロジウム触媒は、スク
リーン印刷により相互に重なった層で施与される。従っ
て少なくとも2つの作業工程が必要であり、貴金属の使
用量は、比較的高い。白金層もしくはロジウム層が、分
離する絶縁層無しで直接に重なって施与されるならば、
付加的に合金形成を持たらし、そのためロジウムの1部
は、その触媒作用を失う。しかしながら原料ロジウム
は、白金より5倍高価であり、従って使用すべき量は、
できるだけ僅かであるべきである。
は、センサー制御位置を改良するために最適の方法で非
常に僅かの物質量、特に最小量のロジウムを、特に低温
で、使用するという利点を有する。更に、本発明による
センサーは、製造技術で、簡単に製造することができ
る。
多孔性保護層中の不連続分布により、高い排ガス温度
で、十分な触媒作用が得られる。それというのも高温で
は、ガス拡散及び触媒反応は、加速して進行するからで
ある。他方、低温で活性な成分の、特にロジウムの均一
な分布により、低温で優れた触媒作用が達成される。本
発明による両触媒金属の分布により、両触媒金属の間の
直接の接触場所の数は、僅かであり、従って望ましくな
い合金形成は、僅かであることが保証される。
としての白金及びロジウム化合物の水性又は有機溶液と
してのロジウムを、多孔性保護層の形成のために、原料
に添加することは特に有利であると判明した。高純度ロ
ジウムの均一な析出のために、硝酸塩水溶液並びに有機
樹脂酸塩溶液が、特に好適であると判明した。
保護層を形成する原料の残りと混合して、予め製造され
た電極上に、一作業工程で施与することができる。しか
しながら先ず白金粉末のみを残りの原料に混入し、多孔
性保護層を製造し、別の作業工程でこれにロジウム溶液
をしみこませ、引き続いて有利に還元性又は不活性雰囲
気中で、熱処理によりロジウムを遊離させることも可能
である。
質10は、測定すべきガスに曝される電極11を有し、これ
は、多孔性セラミック保護層12により被覆されている。
保護層12中に、高温で触媒活性な成分が不連続的に分布
しており、低温で触媒活性な成分は、均一に分布してい
る。
及びZrO2粉末(ZrO2>99%;比表面積1.5m2/g)40重量
部からなるセラミック材料65重量部、ポリビニルアルコ
ール−結合剤2重量部、白金粉末(白金>99.9%;比表
面積15m2/g)1重量部、硝酸ロジウム(Rh(NO3)2>9
9.5%)0.4重量部、水残量からなる混合物をバイブレー
タムミル(Vibratom−Muehle)中で6時間にわたり粉砕
する。
分上に、スプレーにより層厚約200μmに施与する。引
き続いてセンサーを1400℃の範囲の温度で約3時間、後
焼結させる。
有する多孔性保護層が、測定すべきガスに曝される電極
上に得られる。
共沈により得られた、ZrO240重量%を有するAl2O3/ZrO2
−混合酸化物粉末(比表面積 約10m2/g) 60 重量部 結合剤としてのポリビニルブチラール 5 重量部、 軟化剤としてのジブチルフタレート 2.5重量部、 白金粉末(白金>99.9%;比表面積 約15m2/g) 1 重量% ロジウム−樹脂酸塩(ロジウム17.8%) 1.5重量% 並びに 溶剤としてのブチルカルビトール 30 重量部。
印刷により、酸素センサーの測定ガスに曝される電極上
に公知方法で施与する。乾燥後に、1400℃の範囲の温度
で、2時間にわたり焼結させる。
る: 例2に記載されたAl2O3/ZrO2−混合酸化物粉末 65 重量部、 白金粉末(白金>99.9%;比表面積15m2/g) 1 重量部、 ロジウム−樹脂酸塩 0.2重量% 及び テルピネオール4.0重量部、ベンジルアルコール60重量
部及びエチルセルロース6重量部からなる溶剤系 3.5重量部。
の電極を備えた部分上に施与し、100℃の範囲の温度
で、半時間乾燥させ、引き続いて1400℃の範囲の温度
で、3時間後焼結させる。
が得られる。
酸塩の添加はしない。懸濁液を、例3に記載のようにし
て、電極上に施与し、乾燥させ、かつ焼結させる。製造
された保護層に、引き続いて10%硝酸ロジウム水溶液を
しみこませ、還元性雰囲気で、900℃で、1時間加熱す
る。再び、優れた触媒特性を有する多孔性保護層が得ら
れる。
Claims (8)
- 【請求項1】安定化された二酸化ジルコニウム及び/又
は他の酸素イオン伝導性の酸化物からの固体電解質を有
し、固体電解質の測定ガスに曝される側面に電極少なく
とも1個を有し、並びに測定ガスに曝される電極上に、
触媒活性物質を含有する多孔性セラミック保護層を有す
る、気体、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量の測定
のための電気化学的センサーにおいて、多孔性セラミッ
ク保護層(12)中の触媒活性物質として、不連続的に分
布された高温での活性成分及び均一に分布された低温で
の活性成分を使用することを特徴とする、電気化学的セ
ンサー。 - 【請求項2】不連続的に分布された成分が白金であり、
かつ均一に分布された成分がロジウムである、請求項1
に記載のセンサー。 - 【請求項3】多孔性セラミック保護層は、白金0.5〜5
重量%を含有する、請求項1又は2記載のセンサー。 - 【請求項4】多孔性セラミック保護層は、ロジウム0.05
〜0.5重量%を含有する、請求項1から3までのいずれ
か1項記載のセンサー。 - 【請求項5】多孔性セラミック保護層は、白金1重量%
及びロジウム0.2重量%を含有する、請求項1又は2記
載のセンサー。 - 【請求項6】請求項1記載の電気化学的センサーの製法
において、多孔性保護層の形成のために、セラミック原
料、特に酸化アルミニウム、マグネシウムスピネル及び
/又は二酸化ジルコニウム、白金粉末及びロジウム水性
又は有機溶液、並びに場合により結合剤、軟化剤及び/
又は溶剤を混合し、かつスプレー、浸漬又は印刷によ
り、測定ガスに曝される電極上に施与し、乾燥させ、引
き続き焼結させることを特徴とする、電気化学的センサ
ーの製法。 - 【請求項7】請求項1記載の電気化学的センサーの製法
において、先ず多孔性保護層の形成のために、セラミッ
ク原料、特に酸化アルミニウム、マグネシウムスピネル
及び/又は二酸化ジルコニウム、白金粉末及び場合によ
り結合剤、軟化剤及び/又は溶剤をスプレー、浸漬又は
印刷により、測定ガスに曝される電極上に施与し、乾燥
させ、焼結させ、引き続いて多孔性保護層にロジウム水
性又は有機溶液をしみこませ、かつ還元性雰囲気中で、
有利に約900℃で加熱して、元素ロジウムを高純度の形
で及び均一に分布されて析出することを特徴とする、電
気化学的センサーの製法。 - 【請求項8】ロジウムは、水性硝酸塩溶液又は有機樹脂
酸塩溶液として使用する、請求項6又は7記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4100106.0 | 1991-01-04 | ||
DE4100106A DE4100106C1 (ja) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | |
PCT/DE1991/000950 WO1992012420A1 (de) | 1991-01-04 | 1991-12-05 | Messfühler zur bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06504367A JPH06504367A (ja) | 1994-05-19 |
JP3088457B2 true JP3088457B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=6422546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04500271A Expired - Lifetime JP3088457B2 (ja) | 1991-01-04 | 1991-12-05 | 気体、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量の測定のための、触媒活性保護層を有するセンサー及びそのようなセンサーの製法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5380424A (ja) |
EP (1) | EP0565568B1 (ja) |
JP (1) | JP3088457B2 (ja) |
KR (1) | KR0170355B1 (ja) |
AU (1) | AU655213B2 (ja) |
BR (1) | BR9107200A (ja) |
DE (2) | DE4100106C1 (ja) |
ES (1) | ES2099818T3 (ja) |
WO (1) | WO1992012420A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4240267C2 (de) * | 1992-12-01 | 2003-03-20 | Bosch Gmbh Robert | Hochaktive Elektroden für Abgassensoren |
US5698267A (en) * | 1992-12-01 | 1997-12-16 | Robert Bosch Gmbh | Method for fabricating high-activity electrodes for exhaust gas sensors |
JPH06235715A (ja) * | 1993-02-10 | 1994-08-23 | Toyota Motor Corp | 酸素濃度センサ |
US5384030A (en) * | 1994-02-15 | 1995-01-24 | General Motors Corporation | Exhaust sensor including a composite tile sensing element and methods of making the same |
JP3377016B2 (ja) * | 1996-01-26 | 2003-02-17 | 矢崎総業株式会社 | 排気ガス中の酸素濃度測定用限界電流式酸素センサ |
US6303011B1 (en) * | 1997-06-23 | 2001-10-16 | Kabushiki Kaisha Riken | Gas sensor |
DE19932749B4 (de) * | 1998-07-23 | 2006-05-04 | Robert Bosch Gmbh | Schichtsystem und Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung |
DE19833087A1 (de) * | 1998-07-23 | 2000-01-27 | Bosch Gmbh Robert | Gassensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
GB9903021D0 (en) * | 1999-02-10 | 1999-03-31 | Capteur Sensors & Analysers | Gas sensors with improved specificity and poison resistance |
KR100480378B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-04-07 | 학교법인 영남학원 | 다공질 가스감지부를 가진 반도체식 가스센서의 제조방법 |
US20090101502A1 (en) * | 2003-02-10 | 2009-04-23 | Robert Bosch Gmbh | Thermal Shock Resistant Gas Sensor Element |
US7211180B2 (en) * | 2003-02-10 | 2007-05-01 | Robert Bosch Corporation | Contamination-resistant gas sensor element |
US8906214B2 (en) * | 2003-02-10 | 2014-12-09 | Robert Bosch Gmbh | Contamination-resistant gas sensor element |
US20070180689A1 (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-09 | Day Michael J | Nonazeotropic terpineol-based spray suspensions for the deposition of electrolytes and electrodes and electrochemical cells including the same |
DE102006041184A1 (de) * | 2006-09-01 | 2008-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Führungssonde |
DE102006041396A1 (de) * | 2006-09-04 | 2008-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Mikrosieb zur Filterung von Partikeln in Mikrofluidik-Anwendungen und dessen Herstellung |
US9297791B2 (en) | 2012-12-20 | 2016-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Gas sensor with thermal shock protection |
JP6880179B2 (ja) * | 2017-12-28 | 2021-06-02 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子およびガスセンサ |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5273085A (en) * | 1975-12-15 | 1977-06-18 | Nippon Soken | Oxygen concentration detector |
DE2830778C2 (de) * | 1978-07-13 | 1985-10-31 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Elektrochemischer Meßfühler mit verbesserter Haftfestigkeit des Elektrodensystems auf dem Festelektrolyten |
US4199425A (en) * | 1978-11-30 | 1980-04-22 | General Motors Corporation | Solid electrolyte exhaust gas sensor with increased NOx sensitivity |
JPS62198749A (ja) * | 1986-02-26 | 1987-09-02 | Nippon Denso Co Ltd | 酸素濃度検出器 |
JPH0668480B2 (ja) * | 1987-04-24 | 1994-08-31 | 日本碍子株式会社 | 酸素センサにおける電極構造 |
DE3737215A1 (de) * | 1987-11-03 | 1989-05-24 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemischer messfuehler |
JPH01221654A (ja) * | 1988-03-01 | 1989-09-05 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関用酸素センサ |
DE68927087T2 (de) * | 1988-11-01 | 1997-02-06 | Ngk Spark Plug Co | Sauerstoffempfindlicher Sensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
DE4004172C2 (de) * | 1989-02-14 | 1998-06-04 | Ngk Spark Plug Co | Sauerstoffsensor zur Luft-Brennstoffgemisch-Kontrolle mit einer Schutzschicht, die eine Sauerstoff einschließende Substanz umfaßt, und Verfahren zur Herstellung des Sensors |
JPH0663458A (ja) * | 1992-08-12 | 1994-03-08 | Toto Ltd | 吐水ヘッド |
JPH06179155A (ja) * | 1992-12-11 | 1994-06-28 | Victor Co Of Japan Ltd | 複合材料の研磨方法及び研磨定盤 |
-
1991
- 1991-01-04 DE DE4100106A patent/DE4100106C1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-05 DE DE59108627T patent/DE59108627D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-05 ES ES92902043T patent/ES2099818T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-05 KR KR1019930701330A patent/KR0170355B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-12-05 WO PCT/DE1991/000950 patent/WO1992012420A1/de active IP Right Grant
- 1991-12-05 US US08/081,325 patent/US5380424A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-05 EP EP92902043A patent/EP0565568B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-05 BR BR9107200A patent/BR9107200A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-12-05 JP JP04500271A patent/JP3088457B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-05 AU AU89448/91A patent/AU655213B2/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0565568A1 (de) | 1993-10-20 |
ES2099818T3 (es) | 1997-06-01 |
US5380424A (en) | 1995-01-10 |
DE59108627D1 (de) | 1997-04-24 |
BR9107200A (pt) | 1994-04-05 |
AU8944891A (en) | 1992-08-17 |
KR0170355B1 (ko) | 1999-05-01 |
WO1992012420A1 (de) | 1992-07-23 |
AU655213B2 (en) | 1994-12-08 |
JPH06504367A (ja) | 1994-05-19 |
EP0565568B1 (de) | 1997-03-19 |
DE4100106C1 (ja) | 1992-05-27 |
KR930702674A (ko) | 1993-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3088457B2 (ja) | 気体、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量の測定のための、触媒活性保護層を有するセンサー及びそのようなセンサーの製法 | |
US4347113A (en) | Oxygen content exhaust gas sensor, and method of its manufacture | |
EP1167957B1 (en) | NOx sensor | |
US4296148A (en) | Method to apply multiple layers, including an electrode layer, on a sintered or pre-sintered ion conductive solid electrolyte body | |
US4021326A (en) | Electro-chemical sensor | |
JP3102881B2 (ja) | ガス組成検出用の抵抗測定センサおよびこの抵抗測定センサの製造方法 | |
US5423973A (en) | Exhaust gas sensor and method of producing the same | |
EP0536158B1 (de) | Verfahren zum Schutz von Katalysatoren | |
US5443711A (en) | Oxygen-sensor element | |
JPS63266352A (ja) | 酸素センサにおける電極構造 | |
JPH04224220A (ja) | ハニカムヒーター及び触媒コンバーター | |
US4650697A (en) | Process of manufacturing oxygen sensor | |
JP3372195B2 (ja) | NOxガス濃度検出器及び検出器に用いる電極の製造方法 | |
CN101331394B (zh) | 传感元件及其制造方法和措施 | |
US5698267A (en) | Method for fabricating high-activity electrodes for exhaust gas sensors | |
JPH02276956A (ja) | 酸素センサおよびその製造方法ならびに被毒防止方法 | |
JP4532047B2 (ja) | ヒータ回路、殊にセンサ用のヒータ回路及び該ヒータ回路の製造法 | |
JP3327335B2 (ja) | 排気ガスセンサー用高活性電極 | |
JP2589130B2 (ja) | 酸素センサ素子 | |
US5662786A (en) | Electrochemical sensor | |
JPH05501297A (ja) | 電気化学的測定センサ | |
US20030111341A1 (en) | Catalytically active layer | |
JPH02212759A (ja) | 酸素吸蔵物質含有保護層を備えた空燃比制御用酸素センサ及びその製法 | |
JP2801233B2 (ja) | 電気化学的測定センサー | |
JPS62123351A (ja) | 酸素センサの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070714 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080714 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714 Year of fee payment: 10 |