JP4750574B2 - ガス検知素子 - Google Patents
ガス検知素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4750574B2 JP4750574B2 JP2006043929A JP2006043929A JP4750574B2 JP 4750574 B2 JP4750574 B2 JP 4750574B2 JP 2006043929 A JP2006043929 A JP 2006043929A JP 2006043929 A JP2006043929 A JP 2006043929A JP 4750574 B2 JP4750574 B2 JP 4750574B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- detection element
- reference electrode
- electrode
- gas detection
- 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 - Fee Related
Links
Description
E=(RT/nF)ln(P1/P2) (I)
(但し、式中、E:起電力、R:気体定数、T:絶対温度、F:ファラデー定数、n:イオン価数、P1:基準ガス中の被検知ガスの分圧、P2:測定ガス中の被検知ガスの分圧、である。)
また、基準ガスを参照極に導入する必要があるため、ガス検知素子を取り付ける場合には、基準ガスが導入できる位置に限定されるという問題もあった。
したがって、本発明に係るガス検知素子によれば、検知極に対し、参照極を任意の位置に配置することができるため、小型化することができる。また、基準ガスを参照極に導入する必要がないため、基準ガスを導入し難い位置にも取り付けることができる。
(実施例1)
酸化マンガンを用いて形成した電極の各種ガスに対する特性を調べるため、図2に示すような有底チューブ型のガス検知素子を作製した。
固体電解質として、市販のイットリア安定化ジルコニア(以下「YSZ」と称する)の管(8mol%Y2O3,NKT社製,内径5mm,外径8mm,長さ300mm)を使用し、その外面に、Mn2O3,MnO,MnO2,Mn3O4のそれぞれと、α−テルピネオールとを重量比1:2となるように混合してペースト状にしたものを、図2に示すように帯状に塗布した。さらに、市販の白金ペーストを、YSZの管の外面と内面に塗布した。この後、このYSZの管を乾燥機にて130℃で1時間乾燥させ、次いで、1400℃で2時間焼成して、ガス検知素子を作製した。
このように作製したガス検知素子を用いて、外面のMn3O4,Mn2O3,MnO,MnO2をそれぞれ焼成したものを検知極とし、内面の白金を参照極として、それぞれの酸化マンガンを用いた場合について、各種ガスに対する応答特性を調べた。
ガス検知素子の検知極に、水蒸気非共存で、窒素ガスをベースとし、酸素ガスの濃度を体積比で20%,10%,5%,2%,1%,0.5%,0.2%,0.1%と変えたそれぞれの測定ガスを流量100cm3/分で接触させ、参照極に大気を接触させて、測定温度600℃で、それぞれの酸素ガス濃度における起電力(EMF)をデジタルエレクトロメータ(ADVANTEST R8240)で測定した。
その結果、図3に示す通り、いずれの酸化マンガンを用いた場合も、全ての濃度の酸素ガスに対してほとんど応答を示さないことが分かり、中でもMn2O3及びMnO2を焼成したものが優れていることが分かった。なお、本実施例においては、Mn2O3及びMnO2は、1400℃で焼成するといずれの場合も主にMn3O4となることを確認している。
図3では、酸素濃度が20%の時のEMFを0として、それぞれの酸素ガスの濃度におけるEMFを比較した。一般に、酸素ガス0.1%の時のΔEMFが1.5mV以下であれば、誤差の範囲ということができる。
ガス検知素子の検知極に、水蒸気非共存で、空気をベースとし、ガスの種類をC3H8,CO,CH4,H2,NO,NO2と変えたそれぞれの測定ガスを、流量100cm3/分で接触させ、参照極に大気を接触させて、測定温度600℃で、それぞれの種類のガスに対するEMFを測定した。なお、測定ガス中のガス濃度は、400ppmとした。
その結果、図4〜7に示す通り、いずれの酸化マンガンを用いた場合も、各種ガスに対してほとんど応答を示さないことが分かった。
実施例1で使用したチューブ型のガスセンサ素子を用いて、外面の白金を検知極とし、外面のMn3O4,Mn2O3,MnO,MnO2を焼成したもの及び内面の白金のそれぞれを参照極として、酸素ガス検知素子を作製し、それぞれの酸化マンガン及び白金の酸素に対する応答特性を調べた。
すなわち、水蒸気非共存で、窒素ガスをベースとし、プロパンガスと酸素ガスとを混合した混合ガスを、空燃比を変化させながら酸化触媒により燃焼させた。そして、この燃焼ガスを測定ガスとして、流量100cm3/分で、ガス検知素子の外面に接触させ、内面には大気を接触させて、測定温度600℃で、それぞれの空燃比におけるEMFを測定した。この場合、参照極としてのMn3O4,Mn2O3,MnO,MnO2を焼成したものは、検知極としての白金と同様に、測定ガスに晒されていた。空燃比は、プロパンガスの濃度を4720ppmとし、酸素ガス濃度を変えて、(5×酸素ガス濃度)/(プロパンガス濃度)とした。なお、酸化触媒には、MnO2を700℃で1時間焼成したものを使用した。
その結果、図8〜11に示すように、燃料過剰状態から空気過剰状態への変化により、起電力が急激に上昇することが確認できた。これは、図12に示す参照極にYSZの管の内部の白金を用いたものと、同様の挙動を示しており、空燃比センサに適用できることが分かった。
実施例1において良好な結果を示したMn2O3を用いて形成したものを参照極5として、図1に示すような酸素ガス検知素子としての基板型構成のガス検知素子1を作製し、それぞれの応答特性を調べた。なお、検知極4には白金を用い、固体電解質3にはYSZを用いた。
ガス検知素子1の検知極4及び参照極5に、実施例1と同様の方法により、水蒸気非共存で、窒素ガスをベースとし、酸素ガスの体積濃度を20%,10%,5%,2%,1%,0.5%,0.2%,0.1%,0.2%,0.5%,1%,2%,5%,10%,20%と変えたそれぞれの測定ガスを流量100cm3/分で接触させて、それぞれの酸素ガス濃度におけるEMFを測定した。
その結果、図13に示す通り、それぞれの酸素濃度に対して、良好な応答を示すことが分かった。また、1回目の濃度20%の酸素ガスに対する起電力と2回目の濃度20%の酸素ガスに対する起電力との差が、0.79mVと小さく、再現性に優れていることが分かった。このことから測定環境中の酸素濃度を連続的に測定可能であることが確認できた。
ガス検知素子1の検知極4及び参照極5に、実施例1と同様の方法により、各種ガスを接触させて、それぞれの種類のガスに対するEMFを測定した。
その結果、図14に示す通り、各種ガスに対してほとんど応答を示さないことが分かり、酸素ガスに対して応答する酸素ガス検知素子として使用できることが確認できた。
ガス検知素子1の検知極4及び参照極5に、実施例2と同様の方法により、燃焼ガスを接触させ、それぞれの空燃比におけるEMFを測定した。
その結果、図15に示すように、燃料過剰状態から空気過剰状態への変化により、起電力が急激に上昇することが確認でき、基板型のガス検知素子を空燃比センサに適用できることが分かった。
固体電解質3の参照極5との界面の状態を調べるために、Mn2O3とYSZとの混合粉末を1400℃で2時間焼成し、焼成前後における粉末をX線回折法(XRD)によって測定した。その結果、図16に示すように、焼成前に存在していたMn2O3のピークが焼成後には消失すると共に、Mn3O4のピークが確認された。また、50°付近のYSZのピークは焼成後に高角度側へシフトしていた。このことにより、YSZの中へマンガンが固溶していることが分かった。したがって、参照極5を形成する参照極材料としてMn2O3を用い、固体電解質3としてYSZを用いて焼成し、ガス検知素子1を作製した場合にも、固体電解質3の参照極5との界面には、マンガンがYSZに固溶している可能性が高く、このことが、本発明における参照極の効果に寄与しているものと考えられる。
2 絶縁基板
3 固体電解質
4 検知極
5 参照極
6 薄膜ヒータ(加熱手段)
Claims (6)
- 被検知ガスに対して活性を有する検知極と、参照極と、イオンを伝導する固体電解質とを備え、前記検知極と前記参照極との間の起電力に基づき、前記被検知ガスの濃度を検知するガス検知素子であって、
前記参照極は、酸化マンガンと前記固体電解質の一部とを接触させながら焼成して形成し、前記固体電解質の一部にマンガンを固溶させてあるガス検知素子。 - 前記酸化マンガンは、Mn2O3を最も多く含む請求項1に記載のガス検知素子。
- 前記固体電解質が、安定化ジルコニアを主成分として構成してある請求項1または2に記載のガス検知素子。
- 前記検知極と前記参照極とが、前記被検知ガスに晒されるように設けてある請求項1〜3のいずれか一項に記載のガス検知素子。
- 前記検知極と前記参照極とが、前記固体電解質の同一面に設けてある請求項1〜4のいずれか一項に記載のガス検知素子。
- 前記固体電解質が、絶縁基板の一方の面に設けてあり、当該絶縁基板の他方の面に加熱手段を設けてある請求項5に記載のガス検知素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006043929A JP4750574B2 (ja) | 2006-02-21 | 2006-02-21 | ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006043929A JP4750574B2 (ja) | 2006-02-21 | 2006-02-21 | ガス検知素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007225313A JP2007225313A (ja) | 2007-09-06 |
JP4750574B2 true JP4750574B2 (ja) | 2011-08-17 |
Family
ID=38547284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006043929A Expired - Fee Related JP4750574B2 (ja) | 2006-02-21 | 2006-02-21 | ガス検知素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4750574B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107643358A (zh) * | 2017-08-22 | 2018-01-30 | 中国船舶重工集团公司第七八研究所 | 一种基于催化复合放热原理的氢气传感器 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3573551B2 (ja) * | 1995-12-01 | 2004-10-06 | 東京瓦斯株式会社 | 一酸化炭素ガス検知素子及びその製造方法 |
JP3775704B2 (ja) * | 1996-10-18 | 2006-05-17 | フィガロ技研株式会社 | 固体電解質水素センサ |
JPH10239272A (ja) * | 1997-02-24 | 1998-09-11 | Noboru Yamazoe | ガス検知素子 |
-
2006
- 2006-02-21 JP JP2006043929A patent/JP4750574B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107643358A (zh) * | 2017-08-22 | 2018-01-30 | 中国船舶重工集团公司第七八研究所 | 一种基于催化复合放热原理的氢气传感器 |
CN107643358B (zh) * | 2017-08-22 | 2021-07-06 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种基于催化复合放热原理的氢气传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007225313A (ja) | 2007-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4595264B2 (ja) | 酸素センサ素子及びその製造方法 | |
US20070080074A1 (en) | Multicell ammonia sensor and method of use thereof | |
US6514397B2 (en) | Gas sensor | |
US20100032292A1 (en) | Ammonia gas sensor | |
KR20080069575A (ko) | NOx 센서 및 이를 사용하는 방법 | |
JP5182321B2 (ja) | ガスセンサ素子、及び、これを内蔵したガスセンサ | |
US20130062203A1 (en) | Ammonia gas sensor | |
JP5240432B2 (ja) | 炭化水素濃度測定用センサ素子、および炭化水素濃度測定方法 | |
JP4743375B2 (ja) | 可燃性ガス濃度測定方法 | |
JP2017167136A (ja) | アンモニアセンサ用検出電極及びアンモニアセンサ | |
JP2009192518A (ja) | ガスセンサ素子及びガスセンサ | |
US8828206B2 (en) | Gas sensor element and gas sensor employing the gas sensor element | |
JP2002139468A (ja) | ガスセンサ | |
US20100032318A1 (en) | System and method for ammonia and heavy hydrocarbon (hc) sensing | |
JP4750574B2 (ja) | ガス検知素子 | |
JP2013068632A (ja) | 炭化水素濃度測定用センサ素子、および炭化水素濃度測定方法 | |
JPH1172476A (ja) | 窒素酸化物ガスセンサ | |
JP2006133039A (ja) | 窒素酸化物センサ | |
JP2002195978A (ja) | ガス検知素子およびそれを用いたガス検出装置 | |
JP4153238B2 (ja) | 電気化学的酸素ポンプセルおよびそれを用いた窒素酸化物検知装置 | |
US20110210013A1 (en) | Selective gas sensor device and associated method | |
JP2003035693A (ja) | 可燃性ガスセンサ | |
JP5645607B2 (ja) | 窒素酸化物センサ素子および窒素酸化物検出方法 | |
JP2003254924A (ja) | 窒素酸化物センサ | |
JP2019049444A (ja) | NOxセンサ素子及びNOxセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110217 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110412 |
|
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: 20110512 |
|
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: 20110519 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4750574 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: 20140527 Year of fee payment: 3 |
|
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 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |