JP4465677B2 - 水素ガス検知素子 - Google Patents
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Description
1は、絶縁性セラミックス基板であり、その材料としては、アルミナあるいはシリカ-アルミナ等が好適である。前記セラミックス基板の片面に(La1-xSrx)HyScO3-d(0<x<=0.2, 0<y<0.1)からなるプロトン伝導性固体電解質層2が一体に接合されている。固体電解質層の接合方法としては、ペレット状もしくはシート状固体電解質層を従来公知のセラミックス系あるいはガラス系によって接着・加熱する方法あるいは固体電解質材料粉末としかるべき結合材を混合した物を塗布・加熱する方法などが有効である。
また、これら接合体を絶縁性セラミック基板1に接合する際には、固体電解質層2−検知極4−対極(基準極)3の接合体を絶縁性セラミック基板1に接合した後に、ガス非透過性被膜5を対極(基準極)3に被覆するという工程を選択した方が、対極(基準極)3への検知ガスの接触を完全に防止するという観点からは有利なことが多い。
ひとつの推測としては、検知極4及び対極(基準極)3として白金を用いた際には、検知極が化2(4)式の平衡反応に基づく水素濃度に応じた平衡電位を示し、対極(基準極)3の表面において、白金上の物理吸着酸素または多孔質の構造をもつ対極内部に存在する気相中の酸素ガスとの反応において対極(基準極)3が化2(5)式の平衡反応による平衡電位を示し、両極3,4の平衡電位の差が電圧として検知されることが考えられる。
一方において、前述の多孔質の構造をもつ対極(基準極)3内部のわずかな気孔が、既知の水素濃度を持つ基準ガスとなり、化3(7)式に平衡反応に基づく平衡電位を示し、両極3,4平衡電位の差が電圧として検知されていることが考えられる。
いずれにせよ、プロトン伝導性を示す固体電解質層2を電解質材料とすることとともに、対極(基準極)3を非ガス透過性被覆材5で被覆することで化2または化3、あるいは化2と化3が同時に発現するものである。
本発明は、検知極4と対極(基準極)3とを固体電解質層2に接合するとともに、対極(基準極)3をガス非透過性被膜5により被覆し、検知ガスと対極(基準極)3との接触を防止する。そのため、特に基準ガスを用いることなく、検知ガスを検知素子全体に接触させても、検知ガスの検知を可能になった。従って、検知素子の構造をより簡単にするとともに、検知方法の簡易化をもたらす。さらには、加熱用金属抵抗体層6を検知素子に一体に接合した場合には、加熱機構を含めた検知装置の小型化を図ることが可能になる。
2 固体電解質層
3 基準極
4 検知極
5 ガス非透過性被膜
6 加熱用抵抗体層
Claims (8)
- (La1-xSrx)HyScO3-d(0<x<=0.2, 0<y<0.1) であるプロトン伝導性固体電解質層に、検知極及び基準極をそれぞれ接合するとともに、前記基準極の全体をガス非透過性被膜で被覆してなる接合体から構成される水素ガス検知素子。
- (La1-xSrx)HyScO3-d(0<x<=0.2, 0<y<0.1) であるプロトン伝導性固体電解質層に、検知極及び基準極をそれぞれ接合するとともに、前記基準極の全体をガス非透過性被膜で被覆してなる接合体を、絶縁性セラミック基板の片面に接合してなる水素ガス検知素子。
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- 前記接合体が、前記プロトン伝導性固体電解質層の同一面上に、前記検知極及び前記基準極を接合してなる請求項1〜3のいずれか一項に記載の水素ガス検知素子。
- 前記接合体が、前記プロトン伝導性固体電解質層の片面に前記検知極を、他面に前記基準極をそれぞれ接合してなる請求項1〜3のいずれか一項に記載の水素ガス検知素子。
- 前記基準極が多孔質構造である請求項1〜5のいずれか一項に記載の水素ガス検知素子。
- 前記検知極及び前記基準極が、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金の群から選ばれた貴金属もしくはこれら貴金属の少なくとも一種以上を含む合金からなる請求項1〜6のいずれか一項に記載の水素ガス検知素子。
- 前記ガス非透過性被膜がガラス状材料からなる請求項1〜7のいずれか一項に記載の水素ガス検知素子。
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