JP4780654B2 - 水素ガスセンサ - Google Patents
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Description
Frederic Favier、Erich C. Walter、Michael P. Zach、ThorstenBenter、Reginald M. Penner、「Hydrogen Sensors and Switches from ElectrodepositedPalladium Mesowire Arrays」、SCIENCE、293巻、2001年9月21日、pp.2227-2231 Xueyan Du、Yuan Wang、Yongyan Mu、Linlin Gui、Ping Wang、YouqiTang、「A New Highly Selective H2 Sensor Based on TiO2/PtO-PtDual-Layer Films」、Chem. Matter.、14巻、2002年、pp.3953-3957
本発明はかかる問題に鑑みなされたものであり、大きなセンサ感度及び優れた応答性を同時に有した水素ガスセンサの提供を目的とする。
図1〜図3は、本発明にかかる水素ガスセンサの一実施形態を示している。当該水素ガスセンサ100は、図1〜図3から分かるように、アルミナ製基板10と、両櫛歯電極20、30と、感応層40とを備えている。なお、当該水素ガスセンサ100は、例えば、固体高分子型燃料電池を用いた燃料電池システムに適用され、当該燃料電池システムから外部等に漏洩する水素ガスの検出を行う。
1.両櫛歯状電極20、30の作製
両リード11、12、測温抵抗体50及びヒータ60が形成されたアルミナ製基板10を準備する。ここで、両リード11、12は基板10の上記リード側表面部位上に互いに並行に形成されている。また、測温抵抗体50及びヒータ60は基板10に内蔵されている。そして、100(重量%)の金(Au)からなるペーストを用いて、一対の電極20、30の櫛歯状に対応する電極パターンを、基板10の上記電極側表面部位上にスクリーン印刷する。ここで、上記電極パターンのうち電極20の櫛歯部に対応する部位と電極30の櫛歯部に対応する両部位との間の間隔は100(μm)となるように、上記スクリーン印刷がなされる。
まず、オキシ硝酸ジルコニウムを純水に溶解させて、オキシ硝酸ジルコニウム水溶液を作製する。ついで、オキシ硝酸ジルコニウム水溶液にアンモニア水を加えて、水素イオン指数をpH8に調整し、水酸化ジルコニウムの懸濁液を作製する。
ちなみに、モデルガス発生装置を用いて、上述のように製造した当該水素ガスセンサ100及び比較例の検出特性を、次の測定条件1のもとに、測定した。なお、上記検出特性は、当該水素ガスセンサ100或いは上記比較例のインピーダンスと水素(H2)濃度との関係を表す特性をいう。また、上記比較例は、感応層材料にWO3/ZrO2(10(重量%)のWO3/ZrO2))を用いた点を除き、当該水素ガスセンサと同様に製造されている。
モデルガス発生装置のガスの温度は25(℃)とする。また、当該ガスの組成は、20(体積%)の酸素(O2)、0(体積%)〜1(体積%)の範囲以内の濃度の水素(H2)及び窒素(N2)とする。さらに、センサ温度は150(℃)とする。
次に、上記モデルガス発生装置を用いて、上記水素ガスセンサ100及び比較例の検出特性を、次の測定条件2のもとで、測定した。
モデルガス発生装置のガスの温度は280(℃)とする。また、当該ガスの組成は、10(体積%)の酸素(O2)、5(体積%)の一酸化炭素(CO)、5(体積%)の水(H2O)、0(ppm)〜150(ppm)の範囲以内の濃度のアンモニア(NH3)及び窒素(N2)とする。さらに、センサ温度は400(℃)とする。
例えば、上記実施形態においては、固体超強酸物質としてWO3/ZrO2を用いたが、SO4 2−/ZrO2、PO4 3−/ZrO2、SO4 2−/TiO2から選ばれる少なくとも1種であっても、上記実施形態と同様の作用効果が達成され得る。
また、上記実施形態においては、貴金属として白金(Pt)を用いたが、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)から選ばれる少なくとも1種であっても、上記実施形態と同様の作用効果が達成され得る。
20、30 電極
40 感応層
Claims (3)
- 一対の電極と、
前記一対の電極に接して設けられて、被測定ガス中の水素ガス成分に応じて電気的に変化する特性を有する感応体と、
を備えた水素ガスセンサであって、
前記感応体は、固体超強酸を主成分とし貴金属を含有してなる材料から構成されてなることを特徴とする水素ガスセンサ。 - 前記固体超強酸は、WO3/ZrO2、SO4 2−/ZrO2、PO4 3−/ZrO2、SO4 2−/TiO2から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の水素ガスセンサ。
- 前記貴金属は、Pt、Rh、Pdから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の水素ガスセンサ。
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