JP4597622B2 - 電気化学式ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、比較的低温でイオン性液体となる常温溶融塩を電解質として用いる電気化学式ガスセンサに関する。

従来、電気化学式ガスセンサは、低消費電力、出力特性がリニア、ガス選択性に比較的優れるなどの特徴を持っていることから、工業用のガス濃度測定機器や、近年では一酸化炭素などの検知警報機などに広く使用されている。

まず、図２に従来の電気化学式ガスセンサの一例を示した。
従来の電気化学式ガスセンサ１は、ケース２を有しており、このケース２は開口部22を有し、さらに小さい開口であるキャピラリ26が形成された蓋25が取り付けられている。
このケース２内に、作用電極11、対向電極12、参照電極13、電解質保持体14、ガス透過性膜15a，15bがそれぞれ収められており、図示しない手段でケース２に固定されている。
また、このケース２内に、電解質溶液31を貯留するための電解質溶液貯留部32が設けられており、電解質溶液貯留部32から電解質保持体14に向かって、ガラス繊維などの親水性を有する導液体33が設けられている。この導液体33を通じて、電解質溶液貯留部32に貯留された電解質溶液31は、電解質保持体14に常に補給される構造が採られている。
この他に、図示しない電極ピンがそれぞれ作用電極11、対向電極12、参照電極13に接して設けられており、外部の回路例えばポテンシオスタットを含む測定回路などと接続するようになっており、検知対象ガスが作用電極11に到達すると、検知対象ガスのガス成分は順次酸化もしくは還元反応を起こし、この反応を作用電極11に接続された電極ピンを通じて外部に出力する。

これら電気化学式ガスセンサのうち、特にアンモニアガスを検知する場合においては、他の手段のセンサ例えば半導体式ガスセンサに比べて、電気化学式ガスセンサは安定性について優れており、例えば電解質溶液として塩化リチウム水溶液や有機アンモニウム塩水溶液等を用いるものが知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。
しかしながら、これらの電解質溶液は吸湿性が高く、揮発性もあるため、周囲の湿度によっては電解質溶液の体積変化や濃度変化が起こり、感度に影響を及ぼすなど信頼性に欠けるという問題がある。また、体積が増加した場合に、電解質溶液の液漏れを生じるなどの問題がある。

また、アルコールガスを検知する場合、他の手段のセンサ例えば接触燃焼式ガスセンサに比べて、電気化学式ガスセンサはガス選択性が優れている。例えば、特に接触燃焼式ガスセンサではほとんどの可燃性ガスを検知してしまうが、電気化学式ガスセンサではアルコール以外の可燃性ガスを検知しないため、このような雰囲気中でのアルコールガスの検知に優れている。これらアルコールガスを検知する電気化学式ガスセンサとしては、例えば電解質溶液として硫酸や塩化リチウム水溶液を用いるものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
しかしながら、これらの電解質溶液は、硫酸の場合は吸湿性が高く、また塩化リチウム水溶液の場合は吸湿性が高く揮発性もあるため、周囲の湿度によっては電解質溶液の体積変化や濃度変化が起こりやすくなり、特に塩化リチウム水溶液を用いた場合は、揮発により著しく体積が変化しやすいために感度が変動しやすくなるなど、信頼性に欠けるという問題がある。さらに、硫酸を用いた場合では、吸湿性が高いため、電解質溶液の体積が増加して液漏れをおこすなどの問題もある。
またさらに、これら電解質溶液に塩化リチウム水溶液や硫酸を用いた電気化学式ガスセンサでは、さまざまなガスに感度があるため、目的のガス以外のガスまでも検出してしまうなど、ガスの選択性に問題がある。

また近年、溶融塩としては比較的低温でイオン性液体となる常温溶融塩を、各種反応溶媒や電気化学的用途に用いることも検討されており、この常温溶融塩を固体電解質の代わりとして用いた窒素酸化物センサや二酸化炭素センサも提案されている（例えば特許文献４および５。）。
しかしながら、上記の特許文献４および５では、電解質として固体電解質を用いたセンサにおいて、電解質を常温溶融塩に置き換えたものであるため、窒素酸化物センサでは「硝酸リチウムもしくは亜硝酸リチウムを主体とする補助相をガス拡散電極からなる検知極および対極の片方もしくは双方に一体に接合した電極−補助相接合体を備え」ることを必須とし、また二酸化炭素センサでは、「炭酸リチウムを主体とする補助相を前記検知極に一体に接合してなる」ことを必須としている。このため、おのずと構造が複雑になるため、センサの形状も大きくなり、また製造コストも高いものとなる問題がある。また、ガス選択性についての解決については、何ら示唆もない。

特開２００１−２０８７２３号公報 （第２頁） 特開平２−１９５２４７号公報 （第１頁、第３頁） 米国特許第３９６６５７９号明細書 （第６−７頁） 特開２００３−１７２７２２号公報 （第２頁） 特開２００３−１７２７２３号公報 （第２頁）

本発明は、前述の従来技術に鑑み、長期使用において信頼性が高く、またガス選択性にも優れたアンモニアガス検知電気化学式ガスセンサおよびアルコールガス検知電気化学式ガスセンサを提供することを目的とする。

請求項１記載の電気化学式ガスセンサは、少なくともガス透過性膜と、作用電極および対向電極と、これら作用電極および対向電極に接する電解質とを有する電気化学式センサであり、前記電解質は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される溶融塩であり、検知対象ガスは、アンモニアガスであることを特徴としている。
そして、電解質を、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される、常温の範囲において液体状態である溶融塩とすることで、溶媒を要することなく液体状態となるため、従来の電解質溶液と同様に用いることが出来る。
また、この溶融塩は吸湿性や揮発性がほとんど無いため、体積変化しにくいことから、電解質保持体14にこの溶融塩を充分に含浸させることで足りるため、従来の電気化学式ガスセンサ１において必須であった電解質溶液貯留部32や導液体33が不要となることで、小型化、薄型化した電気化学式ガスセンサとなる。
さらに、この溶融塩は吸湿性や揮発性がほとんど無いため、センサ出力が大きく変動することなく、また液漏れ等のおそれも少なく、信頼性の高い電気化学式ガスセンサとなる。
またさらに、この溶融塩を電解質として用いることで、ガス選択性に優れた好適な電気化学式ガスセンサとなる。

請求項２記載の電気化学式ガスセンサは、少なくともガス透過性膜と、作用電極および対向電極と、これら作用電極および対向電極に接する電解質とを有する電気化学式センサであり、前記電解質は、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される溶融塩であり、検知対象ガスは、アルコールガスであることを特徴としている。
そして、電解質を、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される、常温の範囲において液体状態である溶融塩とすることで、溶媒を要することなく液体状態となるため、従来の電解質溶液と同様に用いることが出来る。
また、この溶融塩は吸湿性や揮発性がほとんど無いため、体積変化しにくいことから、電解質保持体14にこの溶融塩を充分に含浸させることで足りるため、従来の電気化学式ガスセンサ１において必須であった電解質溶液貯留部32や導液体33が不要となることで、小型化、薄型化した電気化学式ガスセンサとなる。
さらに、この溶融塩は吸湿性や揮発性がほとんど無いため、センサ出力が大きく変動することなく、また液漏れ等のおそれも少なく、信頼性の高い電気化学式ガスセンサとなる。
またさらに、この溶融塩を電解質として用いることで、ガス選択性に優れた好適な電気化学式ガスセンサとなる。

請求項１記載の電気化学式ガスセンサによれば、少なくともガス透過性膜と、作用電極および対向電極と、これら作用電極および対向電極に接する電解質とを有し、前記電解質を、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される溶融塩とし、アンモニアガスを検知対象としたことで、従来の電気化学式ガスセンサに比べ、小型化、薄型化し、さらに信頼性が高く、ガス選択性に優れた電気化学式ガスセンサを得ることができる。

請求項２記載の電気化学式ガスセンサによれば、少なくともガス透過性膜と、作用電極および対向電極と、これら作用電極および対向電極に接する電解質とを有し、前記電解質を、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される溶融塩とし、アルコールガスを検知対象としたことで、従来の電気化学式ガスセンサに比べ、小型化、薄型化し、さらに信頼性が高く、ガス選択性に優れた電気化学式ガスセンサを得ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１に電気化学式ガスセンサの一実施の形態を示し、この電気化学式ガスセンサ10は、例えば合成樹脂製のケース21を有している。
このケース21は、一面側すなわち上面側に開口部22を有し、この一面側に例えば合成樹脂製の蓋25が取り付けられており、この蓋25には小さい開口であるキャピラリ26が形成されている。また、ケース21は複数の部品により構成され、図示しない接合部により接合され形成されている。

このケース21内に、作用電極11、対向電極12、参照電極13、電解質保持体14、ガス透過性膜15a，15bがそれぞれ収められている。

ガス透過性膜15aは図示しない接合部によりかしめ等によってケース21に液密に結合されており、ガス透過性膜15aのケース21内に臨む一面側には作用電極11が密接して設けられている。もう一方のガス透過性膜15bの一面側には対向電極12および参照電極13が密接して設けられており、対向電極12、参照電極13、そして作用電極11の各々が電解質保持体14に接するように配置され、電解質保持体14をガス透過性膜15aおよび15bで挟むように接し、ケース21内に保持、固定されている。なお、ケース21内の図示しない突起やあるいは図示しない電極ピンなどで固定されていてもよい。
ガス透過性膜15a，15bは、疎水性および通気性を有する例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの材質で、シート状に形成されている。

対向電極12および参照電極13は、ガス透過性膜15b、ケース21内の空隙、およびガス透過性膜15aの作用電極11が設けられていない部分を通じ、さらに蓋25に設けられたキャピラリ26を通じて外部に連通している。
なおここで、ケース21に図示しない小さな開口部等を設けて、この開口部等を通じて外部と連通させてもよい。

作用電極11、対向電極12および参照電極13は、触媒および疎水性樹脂を含むガス拡散電極からなり、触媒としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、パラジウム（Ｐｄ）、カーボン（Ｃ）などが好適に用いられ、疎水性樹脂としてはＰＴＦＥ樹脂などが好適に用いられる。

電解質保持体14は、例えばガラス繊維にて構成されており、この電解質保持体14には、電解質として常温溶融塩が充分に含浸されている。
この常温溶融塩としては、常温すなわち例えば−１０℃から＋５０℃の範囲において液体状態となる、主に窒素含有芳香族カチオンもしくは脂肪族オニウムカチオンとフッ素含有アニオンとから構成される溶融塩が用いられる。
上記窒素含有芳香族カチオンとしては、例えばアルキルイミダゾリウムイオンまたはアルキルピリジニウムイオンが用いられる。また上記フッ素含有アニオンは、例えばホウフッ化物イオン、リンフッ化物イオンまたはトリフルオロメタンスルホン酸イオンが用いられる。

この他に、図示しない電極ピンがそれぞれ作用電極11、対向電極12、参照電極13に接して設けられており、外部の回路例えばポテンシオスタットを含む測定回路などと接続するようになっている。

そして、この電気化学式ガスセンサ10では、アンモニアガスやアルコールガスなどの検知対象のガスが、蓋25のキャピラリ26内を制限された移動速度で移動した後、ケース21の開口部22およびガス透過性膜15aを通じて作用電極11に到達する。この作用電極11において検知対象ガスのガス成分は順次酸化もしくは還元反応を起こし、この反応を作用電極11に接続された電極ピンを通じて外部に出力する。

また、ガス透過性膜15bを用いずに、電解質保持体14に直接対向電極12および参照電極13を設けてもよい。さらに、この図１の例では、作用電極11、対向電極12、参照電極13と、３つの電極を有するタイプのセンサを示したが、この他に、作用電極11、対向電極12と、２つの電極を有するタイプのセンサでもよい。

次に、上記実施の形態の実施例を説明する。なお、以降の実施例の全てにおいて、電気化学式ガスセンサ本来の性能を評価するため、蓋25を取り付けない状態で測定した。
まず、乾燥雰囲気中における本願発明の電気化学式ガスセンサの特性について説明する。

本願発明の電気化学式ガスセンサとして、上述したような図１に示す構造の電気化学式ガスセンサ10を２個用意した。まず、ガス透過性シート15a，15bとしては、ＰＴＦＥシートを用い、作用電極11、対向電極12、参照電極13の触媒としては、白金（Ｐｔ）を用い、電解質としての常温溶融塩としては、まずアルキルイミダゾリウムイオンとトリフルオロメタンスルホン酸イオンとの組合せであり、常温において液体状態である、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩（1-Ethyl-3-methylimidazolium Trifluoromethanesulfonate）（以下「ＥＭＩＭＴｆ塩」と略す）を選択し、これを電解質保持体14に、充分に含浸させる量として0.05mlを注入した。なお、このＥＭＩＭＴｆ塩の構造式を化１に示す。

このようにして得られた本願発明の電気化学式ガスセンサを試料１−(1)および試料１−(2)とした。
この試料１−(1)および試料１−(2)を、アンモニアガス１００ｐｐｍに曝露して２分後のセンサ出力を測定し、これを初期の出力とした。この後、試料１−(1)および試料１−(2)を乾燥機中、毎分約５ｍｌの乾燥空気フロー中で約５０℃という乾燥雰囲気中に３日間おき、再度同様にアンモニアガス１００ｐｐｍに曝露して２分後のセンサ出力を測定し、これを３日後の出力とした。さらにこの後、同様の乾燥雰囲気中にさらに４日間おき、再度同様にアンモニアガス１００ｐｐｍに曝露して２分後のセンサ出力を測定し、これを７日後の出力とした。この結果を表１に示す。

また比較のため、従来の電気化学式ガスセンサとして、図２に示すような構造の電気化学式ガスセンサ１を２個用意し、電解質として、アンモニアガスを検知する電気化学式ガスセンサに一般的に用いられる２Ｍの塩化リチウム（ＬｉＣｌ）水溶液を用いた他は、実施例１と同様の部材を用いて電気化学式ガスセンサを作成した。このとき、電解質としての塩化リチウム水溶液は、電解質溶液貯留部32に0.3ml注入した。こうして得られた従来の電気化学式ガスセンサを比較例１−(1)および比較例１−(2)として、試料１−(1)および試料１−(2)と同様に初期のセンサ出力と、乾燥雰囲気中に置いた場合おける３日後および７日後のセンサ出力を測定した。この結果もあわせて表１に示す。

これら、表１に示す結果より、電解質として常温溶融塩のＥＭＩＭＴｆ塩を用いた本願発明の試料１−(1)および試料１−(2)では、５０℃の乾燥雰囲気中に３日間および７日間置いた場合においても、センサ出力は若干変動したものの、大幅な出力の変化はなかったことがわかる。これに対して、電解質として塩化リチウム水溶液を用いた従来タイプの比較例１−(1)および比較例１−(2)では、乾燥雰囲気中３日間後ですでにセンサ出力がほぼゼロとなっており、ガスセンサとして機能しなくなっていることがわかる。
さらに、乾燥雰囲気中７日間後の比較例１−(1)および比較例１−(2)のセンサ内部を調べると、電解質溶液貯留部32および電解質保持体14には塩化リチウム水溶液は蒸発して乾いた状態となっていた。
このほかの種類の常温溶融塩でも同様の実験を行なったが、５０℃乾燥雰囲気中に７日間置いた場合において、いずれもセンサ出力に大きな変化は見られなかった。

これらのことから、電解質として常温溶融塩を用いた本願発明の電気化学式ガスセンサは、電解質として塩化リチウムなどの塩の水溶液を用いた従来タイプの電気化学式ガスセンサに比べ、乾燥雰囲気中での使用においても、センサ出力が大きく変化せず、高い信頼性を有していることがわかる。

次に、検知対象ガスとしてアンモニアガスを選択した際において、電解質として種々の常温溶融塩を用いた場合のガス感度について説明する。

電解質として、表２に示す常温溶融塩を0.05mlずつ用いた他は、実施例１の試料１−(1)と同様の方法で電気化学式ガスセンサを作成し、これを試料２−(1)ないし試料２−(3)とした。
これら試料２−(1)ないし試料２−(3)を、アンモニアガス１００ｐｐｍに曝露して２分後のセンサ出力を測定し、各々のセンサ出力を表２示した。
また比較のため、従来タイプの電気化学式ガスセンサとして、実施例１の比較例１−(1)と同様のセンサ、すなわち電解質として２Ｍの塩化リチウム水溶液0.3mlを用いた電気化学式ガスセンサ用意し、これを比較例２とした。

これら、表２に示す結果より、窒素含有芳香族カチオンがアルキルイミダゾリウムイオンである常温溶融塩を用いた試料２−(1)ないし試料２−(3)において、塩化リチウム水溶液を用いた比較例２に比べると、多少出力は劣るものの好ましいセンサ出力が得られた事がわかる。
なお、これら試料２−(1)ないし試料２−(3)において、実施例１と同様の試験を行なったところ、試料１−(1)や試料１−(2)と同様に乾燥雰囲気中に置いた場合でもセンサ出力が維持されることが確認できた。

また、触媒の材料として白金を用いた場合の結果を示したが、白金の他に、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）についても同様に実験をしたところ、同じように良好なセンサ出力が得られることを確認できた。
さらに、カチオンがアルキルピリジニウムイオンや、脂肪族オニウムイオンとして例えば脂肪族アンモニウムイオンである常温溶融塩についても、同様にアンモニアガスに対するセンサ出力を確認した結果、上記試料２−(1)ないし試料２−(3)と同等か、若干劣るものの、センサ出力が得られることを確認できた。

このように、検知対象ガスとしてアンモニアガスを選択した際において、電解質として、カチオンがアルキルイミダゾリウムイオンやアルキルピリジニウムイオンや脂肪族オニウムイオンである常温溶融塩を用いた場合、良好な電気化学式ガスセンサを得られることがわかる。

次に、検知対象ガスとしてアルコールガスを選択した際において、電解質として種々の常温溶融塩を用いた場合のガス感度について説明する。

電解質として、表３に示す常温溶融塩を0.05mlずつ用いた他は、実施例１の試料１−(1)と同様の方法で電気化学式ガスセンサを作成し、これを試料３−(1)ないし試料３−(3)とした。なお、試料３−(2)および試料３−(3)については、常温溶融塩の販売元が組成を明らかにしていないため、販売元と型番を表３に示した。
これら試料３−(1)ないし試料３−(3)を、アルコールガスとしてエタノールガス１００ｐｐｍに曝露して２分後のセンサ出力を測定し、おのおののセンサ出力を表３示した。
また比較のため、従来タイプの電気化学式ガスセンサとして、電解質として４０％硫酸0.3mlを用いた他は実施例１の比較例１−(1)と同様の電気化学式ガスセンサ用意し、これを比較例３とした。

これら、表３に示す結果より、まずカチオンがアルキルイミダゾリウムイオンである試料３−(1)については、電解質として硫酸を用いた従来の電気化学式ガスセンサである比較例３に比べても、ほぼ同等のセンサ出力が得られることがわかる。一方、カチオンがアルキルピリジニウムイオンである試料３−(2)およびカチオンが脂肪族アンモニウムイオンである試料３−(3)については、試料３−(1)または比較例３と比べると約１／１０程度ではあるが、センサ出力を得ることが出来た。
なお、触媒の材料として白金を用いた場合の結果を示したが、白金の他に、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）についても同様に実験をしたところ、同じように良好なセンサ出力が得られることを確認できた。

また、これら試料３−(1)ないし試料３−(3)において、実施例１と同様の試験を行なったところ、試料１−(1)や試料１−(2)と同様に乾燥雰囲気中に置いた場合でもセンサ出力が維持されることが確認できた。
さらに、実施例１とは逆に、６０℃で相対湿度９０％の高湿度雰囲気に３０日間置いた場合においては、比較例３は電解質の吸湿により体積が増加するなどして液漏れをしてしまったが、試料３−(1)ないし試料３−(3)においては、液漏れなどすることは無く、センサ出力が維持されることが確認できた。

また、検知対象ガスとしてエタノール以外のアルコールガスとして、例えばメタノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−オクタノールについて同様に測定したところ、各々の感度は異なるものの、それぞれ好適なセンサ出力が得られることを確認できた。

このように、検知対象ガスとして、アルコールガスを選択した際において、電解質として、カチオンがアルキルイミダゾリウムイオンやアルキルピリジニウムイオンや脂肪族オニウムイオンである常温溶融塩を用いた場合、良好な電気化学式ガスセンサを得られることがわかる。

次に、検知対象ガスとしてアンモニアガスまたはアルコールガスを選択した際において、ガスの選択性について説明する。

まず、検知対象ガスがアンモニアガスである電気化学式ガスセンサとして、実施例１の試料１−(1)ないし試料１−(2)と全く同じセンサ、すなわち電解質としての常温溶融塩としてＥＭＩＭＴｆ塩を用いたセンサを作成し、これを試料４−(1)とした。
また、比較のため、実施例１の比較例１と全く同じセンサ、すなわち電解質として２Ｍ塩化リチウム水溶液を用いたセンサを作成し、これを比較例４−(1)とした。

これら試料４−(1)および比較例４−(1)を、まず検知対象ガスであるアンモニアガス１００ｐｐｍに曝露し、２分後のセンサ出力を測定した。次に検知対象ガス以外のガス（以下、「雑ガス」という）として、一酸化炭素（ＣＯ）１００ｐｐｍ、水素（Ｈ_２）１００ｐｐｍ、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）１０ｐｐｍ、二酸化硫黄（ＳＯ_２）３０ｐｐｍ、一酸化窒素（ＮＯ）１０ｐｐｍ、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）１００ｐｐｍ、二酸化炭素（ＣＯ_２）１％、メタノールガス１００ｐｐｍに各々曝露した際の２分後のセンサ出力も測定した。なお、これらガス濃度のうち毒性の強いガスである硫化水素、二酸化硫黄、一酸化窒素については１０ｐｐｍまたは３０ｐｐｍとした。これらの結果から、試料４−(1)のセンサ出力値と比較例４−(1)のセンサ出力値を求め、さらに検知対象ガスであるアンモニアガスの出力を各々１００とした相対出力として、表４に示す。

これら表４に示す結果より、電解質としての常温溶融塩としてＥＭＩＭＴｆ塩を用いた本願発明の試料４−(1)は、電解質として塩化リチウム水溶液を用いた従来の比較例４−(1)に比べて、検知対象ガスに対する雑ガス感度が低く、ガス選択性に優れた電気化学式ガスセンサであることがわかり、特に一酸化炭素（ＣＯ）ガス対するガス選択性については特に優れていることがわかる。

次に、検知対象ガスがアルコールガスである電気化学式ガスセンサとして、実施例３の試料３−(1)と全く同じセンサ、すなわち電解質としての常温溶融塩として１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩（以下「ＢＭＩＭＴｆ塩」と表す）を用いたセンサを作成し、これを試料４−(2)とした。
また、比較のため、実施例３の比較例１と全く同じセンサ、すなわち電解質として４０％硫酸を用いたセンサを５個作成し、これを比較例４−(2)とした。

これら試料４−(2)および比較例４−(2)を、まず検知対象ガスであるアルコールガスとして、エタノールガス１００ｐｐｍに曝露し、２分後のセンサ出力を測定した。次に雑ガスとして、一酸化炭素（ＣＯ）１００ｐｐｍ、水素（Ｈ_２）１００ｐｐｍ、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）１０ｐｐｍ、二酸化硫黄（ＳＯ_２）３０ｐｐｍ、一酸化窒素（ＮＯ）１０ｐｐｍ、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）１００ｐｐｍ、二酸化炭素（ＣＯ_２）１％、アンモニアガス１００ｐｐｍに各々曝露した際の２分後のセンサ出力も測定した。なお、これらガス濃度のうち毒性の強いガスである硫化水素、二酸化硫黄、一酸化窒素については１０ｐｐｍまたは３０ｐｐｍとした。これらの結果から、試料４−(2)のセンサ出力値と比較例４−(2)のセンサ出力値を求め、さらに検知対象ガスであるエタノールガスの出力を各々１００とした相対出力として、表５に示す。

これら表５に示す結果より、電解質としての常温溶融塩としてＢＭＩＭＴｆ塩を用いた本願発明の試料４−(2)は、電解質として硫酸を用いた従来の比較例４−(2)に比べて、検知対象ガスに対する雑ガス感度が低く、ガス選択性に優れた電気化学式ガスセンサであることがわかり、特に一酸化炭素（ＣＯ）ガスやエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）に対するガス選択性については特に優れていることがわかる。

このように、電解質として常温溶融塩を用いた本願発明の電気化学式ガスセンサは、従来の電気化学式ガスセンサと比較して、優れたガス選択性を有していることがわかる。

本発明のアンモニアガスを検知する電気化学式ガスセンサは、安定性に優れ、かつガス選択性にも優れるため、主に化学工場などで利用される工業用ガスセンサや環境モニタリング用センサに好適に利用できる。さらに、小型化、薄型化が可能となるため、例えばポータブル測定器や個人ガスモニタといった用途などにも利用できる。

また、本発明のアルコールガスを検知する電気化学式ガスセンサは、安定性に優れ、かつガス選択性にも優れるため、主に機器組み込み用の呼気中エタノールガスセンサや工業用の用途に好適に利用できる。さらに、小型化、薄型化が可能となるため、例えば携帯用呼気中エタノールチェッカーや携帯用口臭チェッカーといった用途などにも利用できる。

本発明の一実施の形態の電気化学式ガスセンサの断面図である。 従来の形態の電気化学式ガスセンサの断面図である。

符号の説明

１１ 作用電極
１２ 対向電極
１３ 参照電極
１４ 電解質保持体
１５ａ，１５ｂ ガス透過性膜
２１ ケース

Claims (2)

1. 少なくともガス透過性膜と、作用電極および対向電極と、これら作用電極および対向電極に接する電解質とを有する電気化学式センサであって、
   前記電解質は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される溶融塩であって、
   検知対象ガスは、アンモニアガスである
   ことを特徴とする電気化学式ガスセンサ。
2. 少なくともガス透過性膜と、作用電極および対向電極と、これら作用電極および対向電極に接する電解質とを有する電気化学式センサであって、
   前記電解質は、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホン酸塩から構成される溶融塩であって、
   検知対象ガスは、アルコールガスである
   ことを特徴とする電気化学式ガスセンサ。

Images