JP4308223B2 - アンモニア用ガスセンサ、アンモニア検出方法 - Google Patents
アンモニア用ガスセンサ、アンモニア検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4308223B2 JP4308223B2 JP2006154449A JP2006154449A JP4308223B2 JP 4308223 B2 JP4308223 B2 JP 4308223B2 JP 2006154449 A JP2006154449 A JP 2006154449A JP 2006154449 A JP2006154449 A JP 2006154449A JP 4308223 B2 JP4308223 B2 JP 4308223B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working electrode
- electrode
- contact
- ammonia
- gas
- 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.)
- Active
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 48
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 23
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 22
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 31
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 28
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 46
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
しかし、これまでのセンサは吸着性でかつ水分と親和性の高いガス、例えばアンモニア、アルコール、二酸化硫黄及び二酸化窒素などに対しては応答が遅い傾向にあり、特に測定ガス中の水分量が多い場合著しく遅くなる現象がみられた。
特に、吸着性でかつ水分と親和性の高いガスに対し、応答の遅れ時間が長い点が問題であり、解決が望まれている。
従来技術のガスセンサは、例えば下記文献に記載されている。
図7は、ガスセンサの内部の応答遅れに関連する部分を示す図面であり、符号101は、通気性フィルム102の片面上に配置された電極(ここでは作用電極)を示している。
電極101の反対側には、電解液103が配置されている。
吸着量が少なくなれば応答遅延時間は短くなるから、そのためには、非反応性電極層の膜厚を可及的に薄くすれば、応答性は改善されることになる。
触媒金属が薄すぎると作用電極としての機能が劣化する。実験によれば、触媒金属の単位面積当りの重量は、3mg/cm2以上であることが望ましい。
また、本発明は、容器本体に収容された電解液と、表面が前記電解液と接触し、前記電解液が浸透可能な作用電極と、前記作用電極の裏面と接触し、気体が浸透可能な通気性フィルムと、前記電解液とそれぞれ接触する対極と比較電極とを有し、前記通気性フィルムに接触した測定対象ガス中に含まれる検出対象化合物が前記通気性フィルムと前記作用電極の内部を移動し、前記作用電極と前記電解液の界面で前記作用電極に含有される触媒金属と接触して化学反応が進行し、前記検出対象化合物の濃度に応じた電流が前記作用電極に流れるように構成されたガスセンサを用いたアンモニア検出方法であって、前記触媒金属の前記通気性フィルム上の単位面積当りの重量を、3mg/cm 2 以上7mg/cm 2 以下にし、白金を前記触媒金属とし、前記電解液を中性にし、前記検出対象化合物としてアンモニアを検出するアンモニア検出方法である。
図1の符号1は本発明の第一例のガスセンサであり、両端部にそれぞれ開口部を有する筒状の容器本体3を有している。
Pt黒粉末(比表面積20cm2/g前後のPt微粉末)を触媒金属の粉末として用い、触媒金属粉末単独、又は、触媒金属粉末とバインダ粉末(四フッ化エチレン樹脂(PTFE)の粉末等)を適当な溶剤等の液体に分散させ、通気性フィルム4bを濾紙として、分散液を減圧濾過すると、分散液中の粉末成分が濾別され、通気性フィルム4b上に、触媒金属粉末、又は触媒金属粉末とバインダ粉末の混合物が濾別物として残る。
濾過後、通気性フィルム4bと濾別物とを押圧後加熱するかまたは加熱しながら押圧すると、電極膜(作用電極7)が得られる。
実験によると、4フッ化エチレン樹脂膜を通気性フィルムとして用いた場合の下限は3mg/cm2であり、それを下回ると作用電極7としての導電性が不十分になっている。
また、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングの各法、または無電解めっき法によって、電極5〜7を通気性フィルム4a、4b上に形成することもできる。
対極と比較電極の場合、結合後のPt黒密度は7mg/cm2以上であってもかまわない。
通気性フィルム4a、4bの反対側の面にもリング状のゴムから成るパッキン9a、9bが配置されており、そのパッキン9a、9bの表面には側板10a、10bが密着して配置されている。各側板10a、10bは、ねじ17によって容器本体3にねじ止め固定さてれいる。
アンモニア測定に対しては、塩化リチウムや塩化カルシウム等の中性塩水溶液が望ましい。
対極5と比較電極6は通気性フィルム4a上で離間しており、通気性フィルム4aの、対極5と比較電極6の間の部分は電解液12に接触している。
通気性フィルム4aの電解液12と接触した部分の裏面は空気穴15の底部に露出されている。
空気穴15の開口から入った酸素を含んだ空気は通気性フィルム4aに接触すると、通気性フィルム4aの厚み方向に透過し、電解液12に溶け込む。
演算増幅器24の非反転入力端子には基準電圧源26の出力端子が接続されている。基準電圧源26は電源電圧を抵抗分割して作成してもよい。
演算増幅器24に流れる電流は作用電極7と対極5の間に流れる電流に等しい。
NH3+3OH- → 1/2N2+3H2O+3e- ……(1)
3/4O2+3/2H2O+3e- → 3OH- ……(1)’
上記反応によって生じる電流はNH3濃度に依存するため、NH3濃度を知ることができる。
作用電極7側の通気性フィルム4bの厚さを0.06mm、比較電極6に対する作用電極7の制御電位を−100mV、測定対象ガスのアンモニア濃度を40ppmにし、単位面積当りのPt黒の重量を3〜15mg/cm2の範囲で変えて作用電極7を形成し、Pt黒の密度とアンモニア出力及び62.5%応答との関係を調べた。
図3から、アンモニアに対する出力電流の値はPt黒の密度に大きく依存しないことが分る。
それに対し、図4から、62.5%応答については、明確な依存性が見られる。Pt黒密度が高くなるに従い、応答が遅くなっており、同図から、62.5%応答を10秒以下とするためには、7mg/cm2以下にすればよいことが分る。
なお、アンモニアガスに対する警報器の警報濃度は、通常許容濃度である25ppmに設定されており、40ppmの62.5%は25ppmである。
作用電極7が配置された通気性フィルム4bの厚さを0.06mm、比較電極6に対する作用電極7の制御電位を−100mV、測定対象ガス中のアンモニアの濃度を40ppmにし、通気性フィルム4b上の作用電極7は、単位面積当りのPt黒重量が5mg/cm2のセンサと10mg/cm2のセンサを高温高湿(34〜38℃、相対湿度約90%)雰囲気下に放置し、出力電流の変化と、62.5%応答の変化を測定した。
3……容器本体
12……電解液
7……作用電極
4b……通気性フィルム
5……対極
6……比較電極
20……測定回路
Claims (2)
- 容器本体に収容された電解液と、
表面が前記電解液と接触し、前記電解液が浸透可能な作用電極と、
前記作用電極の裏面と接触し、気体が浸透可能な通気性フィルムと、
前記電解液とそれぞれ接触する対極と比較電極とを有し、
前記通気性フィルムに接触した測定対象ガス中に含まれる検出対象化合物が前記通気性フィルムと前記作用電極の内部を移動し、前記作用電極と前記電解液の界面で前記作用電極に含有される触媒金属と接触して化学反応が進行し、前記検出対象化合物の濃度に応じた電流が前記作用電極に流れるように構成されたガスセンサであって、
前記触媒金属の前記通気性フィルム上の単位面積当りの重量は、3mg/cm 2 以上7mg/cm2以下にされ、
前記触媒金属は白金であり、
前記電解液は中性であり、前記検出対象化合物はアンモニアであるアンモニア用ガスセンサ。 - 容器本体に収容された電解液と、
表面が前記電解液と接触し、前記電解液が浸透可能な作用電極と、
前記作用電極の裏面と接触し、気体が浸透可能な通気性フィルムと、
前記電解液とそれぞれ接触する対極と比較電極とを有し、
前記通気性フィルムに接触した測定対象ガス中に含まれる検出対象化合物が前記通気性フィルムと前記作用電極の内部を移動し、前記作用電極と前記電解液の界面で前記作用電極に含有される触媒金属と接触して化学反応が進行し、前記検出対象化合物の濃度に応じた電流が前記作用電極に流れるように構成されたガスセンサを用いたアンモニア検出方法であって、
前記触媒金属の前記通気性フィルム上の単位面積当りの重量を、3mg/cm 2 以上7mg/cm 2 以下にし、
白金を前記触媒金属とし、
前記電解液を中性にし、
前記検出対象化合物としてアンモニアを検出するアンモニア検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006154449A JP4308223B2 (ja) | 2006-06-02 | 2006-06-02 | アンモニア用ガスセンサ、アンモニア検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006154449A JP4308223B2 (ja) | 2006-06-02 | 2006-06-02 | アンモニア用ガスセンサ、アンモニア検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007322311A JP2007322311A (ja) | 2007-12-13 |
JP4308223B2 true JP4308223B2 (ja) | 2009-08-05 |
Family
ID=38855263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006154449A Active JP4308223B2 (ja) | 2006-06-02 | 2006-06-02 | アンモニア用ガスセンサ、アンモニア検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4308223B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4986902B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2012-07-25 | フィガロ技研株式会社 | 電気化学式アルコールセンサ |
CA2840640C (en) * | 2011-11-07 | 2020-03-24 | Abbott Diabetes Care Inc. | Analyte monitoring device and methods |
-
2006
- 2006-06-02 JP JP2006154449A patent/JP4308223B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007322311A (ja) | 2007-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10775338B2 (en) | Electrochemical gas sensor, filter and methods | |
Silvester | Recent advances in the use of ionic liquids for electrochemical sensing | |
JP2648337B2 (ja) | 酸性ガスセンサー | |
EP3403081B1 (en) | Electrochemical sensor | |
JP2002544478A (ja) | 改善された有毒物センサ及びその製造方法 | |
Lu et al. | Solid-state amperometric hydrogen sensor based on polymer electrolyte membrane fuel cell | |
JPS58118956A (ja) | ガス検出方法とその装置 | |
JP2004170420A (ja) | ハイブリッドフィルムタイプセンサー | |
JP4184364B2 (ja) | 窒素酸化物濃度の測定方法 | |
CN110114665B (zh) | 电解质浓度测量的方法和设备 | |
WO2015060328A1 (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
JP2005530994A (ja) | 透過膜および水性電解質を含む電気化学的ガス検出装置および方法 | |
WO2002031485A1 (en) | Acid gas measuring sensors and method of making same | |
US20240102958A1 (en) | Electrochemical gas sensor assembly | |
JP4308223B2 (ja) | アンモニア用ガスセンサ、アンモニア検出方法 | |
JP3881540B2 (ja) | 定電位電解式ガスセンサおよびガス検知装置 | |
JP2015083924A (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
JP4205725B2 (ja) | ガスセンサ | |
US4692220A (en) | Electrochemical determination of formaldehyde | |
JP4594487B2 (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
JP5276604B2 (ja) | 電気化学式センサの診断方法及び電気化学式センサ | |
JP2003075394A (ja) | 酸化性気体の検出器 | |
JPS607358A (ja) | 常温作動型ガスセンサ− | |
US9200373B2 (en) | Simultaneously quantifying an alkane and oxygen using a single sensor | |
JP6330213B2 (ja) | 定電位電解式酸素ガスセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090120 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090316 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090316 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090421 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090430 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4308223 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515 Year of fee payment: 4 |
|
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: 20140515 Year of fee payment: 5 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |