JP4895741B2 - 水素センサー - Google Patents
水素センサー Download PDFInfo
- Publication number
- JP4895741B2 JP4895741B2 JP2006261022A JP2006261022A JP4895741B2 JP 4895741 B2 JP4895741 B2 JP 4895741B2 JP 2006261022 A JP2006261022 A JP 2006261022A JP 2006261022 A JP2006261022 A JP 2006261022A JP 4895741 B2 JP4895741 B2 JP 4895741B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- protective film
- ceramic
- film
- hydrogen sensor
- 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
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
本発明の水素センサーの基板は、セラミックス材料で形成している。そのため、セラミックス基板の表面は適度の凹凸があり、そのセラミックス基板の表面粗さRaは10〜750nmが好ましい。即ち、水素検知膜はセラミックス基板の凹凸に倣って成膜されるため、水素検知膜の表面も凹凸になり、結果的に水素検知膜の表面積を大きく確保することができ、感度の増大を図ることが可能である。
・セラミックス基板がアルミナ基板の場合、アルミナ以外の多結晶基板に比べて安価で、コスト面に優れる。
・セラミックス基板がアルミナ基板の場合、アルミナは熱伝導性が良く、水素センサーを加熱して用いる場合、熱応答性の面で有利である。
・セラミックス基板がアルミナ基板の場合、アルミナは化学的に安定で、高濃度水素雰囲気などでも基板の機能が保たれる(水素脆化がない。酸素や水蒸気などの雰囲気ガスの影響を受けない。)という特長を有しており、水素センサーの基板として使用するメリットが大きい。
本発明の水素センサーのセラミックス基板上に形成されてなる上層セラミックス保護膜及び下層セラミックス保護膜は、少なくとも上層セラミックス保護膜がセラミックス材料中に水素透過性金属粒子が分散した複合材料からなる薄膜状の複合材料保護膜で構成される。
図1中の水素透過性金属粒子を分散しているマトリックス層を構成するセラミックス材料16、18(図2中ではセラミックス材料16)には、アルミニウム(Al)又は珪素(Si)の窒化物、及び/又は酸化物を用いることができる。或は希土類金属の珪化物を用いることができる。これらのセラミックス材料のうち、AlNx1、AlOx2、SiNx3、SiOx4(但し、0.5≦x1≦1、0.8≦x2≦1.5、0.7≦x3≦1.3、1≦x4≦2)が好ましい。
上記水素検知膜は、水素検知機能を有する希土類金属を主成分とする。希土類金属はイットリウム、セリウム及びランタンより成る群から選ばれる少なくとも1種であることが、水素検知能力に優れるので好ましい。希土類金属膜は、例えば、真空雰囲気下で基板上に希土類金属を気相成長法又はアルゴン雰囲気下でスパッタリング法で成膜することができる。
本発明の水素センサーは、基板の少なくとも片面に気相成長法又はスパッタリング法により下層セラミックス保護膜を形成させ、次いで該下層セラミックス保護膜の上に気相成長法又はスパッタリング法により希土類金属膜を形成させ、次いで該希土類金属膜の上に気相成長法又はスパッタリング法により上層セラミックス保護膜を成膜し、最後に気相成長法又はスパッタリング法によりAu等の電極を成膜することにより製造することができる。
高周波マグネトロンスパッタリング装置を用い、セラミックス基板上に、図1に示す水素センサーを作製した。
実施例1で得られた水素センサーについて、大気、並びに、大気中に水素濃度500、1000、2000、3000及び4000ppmの雰囲気で感度特性を測定した。感度特性測定は10回繰返し、初期の感度に対して変化が無いかを比較した。その結果、図9(A)に示すように、何れの水素濃度雰囲気においても、測定10回繰返し後も感度は初期値と殆ど同じで、変化は認められなかった。
実施例1で得られた水素センサーをデシケータ中に配置し、そのデシケータ中に濃度100%の水素を導入した際のセンサー応答性を測定した。その結果、図10に示すように、水素に対する応答速度が上昇していることが確認された。
セラミックス基板に直接水素検知膜を成膜し、下層セラミックス保護膜を成膜しなかった以外は実施例1と同様の製造方法で水素センサーを得、この水素センサーを用いて、実施例1と同様の試験を実施した。その結果、繰返し試験では、水素濃度1000ppm以上の雰囲気で感度特性が低下する変化が見られた。これは酸素等の非水素成分の影響と考えられた。
4、34 セラミックス基板
6 下層セラミックス保護膜
8、42 上層セラミックス保護膜
10、40、76 水素検知膜
12、14、82 水素透過性金属粒子
16、18、80 セラミックス材料
20a、20b、36a、36b 素子電極
t6 下層セラミックス保護膜の厚さ
t8 上層セラミックス保護膜の厚さ
t10 水素検知膜の厚さ
38a、38b センサー信号取出し用ワイヤー
44 金属抵抗体で形成したヒーター
46a、46b ヒーター電極
48a、48b ヒーターに加熱用の電力を供給する配線
54 水素が通過するフィルター
56 キャップ
56a キャップに形成した通気口
58 ピン
60 プレート
62 グロメット
64 コード
66 コネクター
74 電気絶縁性を有するガラス又はセラミックスからなる基板
78 保護膜
Claims (8)
- セラミックス基板と、該セラミックス基板上に順次形成される下層セラミックス保護膜及び上層セラミックス保護膜と、前記上層セラミックス保護膜及び下層セラミックス保護膜の間に埋設される水素検知膜と、前記上層セラミックス保護膜の表面であって前記水素検知膜の両縁部近傍に形成される一対の電極とからなる水素センサーであって、少なくとも前記上層セラミックス保護膜がセラミックス材料中に水素透過性金属粒子を分散させてなる複合材料保護膜で形成されてなり、下層セラミックス保護膜が水素透過性金属粒子を含まない水素センサー。
- セラミックス材料が、AlNx1、AlOx2、SiNx3 及びSiOx4(但し、0.5≦x1≦1、0.8≦x2≦1.5、0.7≦x3≦1.3、1≦x4≦2)よりなる群から選ばれる少なくとも1種で構成される請求項1に記載の水素センサー。
- 水素検知膜がイットリウム、セリウム及びランタンよりなる群から選ばれる少なくとも1種で構成される請求項1に記載の水素センサー。
- 水素検知膜の厚さが50〜1000nmであり、上層セラミックス保護膜及び下層セラミックス保護膜の厚さが5〜100nmである請求項1に記載の水素センサー。
- セラミックス基板がAl2O3、AlN及びSi3N4よりなる群から選ばれる少なくとも1種で構成される請求項1に記載の水素センサー。
- セラミックス基板の表面粗さRaが10〜750nmである請求項4に記載の水素センサー。
- 水素透過性金属粒子が、パラジウム(Pd)、プラチナ(Pt)、ニオブ(Nb)、バナジウム(V)及びタンタル(Ta)よりなる群から選ばれる少なくとも1種からなる請求項1に記載の水素センサー。
- 複合材料中の水素透過性金属粒子の含有割合が20〜70質量%である請求項1に記載の水素センサー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006261022A JP4895741B2 (ja) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | 水素センサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006261022A JP4895741B2 (ja) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | 水素センサー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008082770A JP2008082770A (ja) | 2008-04-10 |
JP4895741B2 true JP4895741B2 (ja) | 2012-03-14 |
Family
ID=39353805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006261022A Expired - Fee Related JP4895741B2 (ja) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | 水素センサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4895741B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6213866B2 (ja) * | 2013-09-30 | 2017-10-18 | 国立大学法人 岡山大学 | 薄膜型水素ガスセンサ |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06288953A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-10-18 | Fuji Electric Co Ltd | 厚膜ガスセンサ |
JP3045896B2 (ja) * | 1993-05-25 | 2000-05-29 | 松下電器産業株式会社 | オゾンセンサの製造方法 |
JP3191544B2 (ja) * | 1994-01-13 | 2001-07-23 | 富士電機株式会社 | 厚膜型ガスセンサ |
KR100305660B1 (ko) * | 1999-02-09 | 2001-09-26 | 김희용 | 이중이온빔법을 이용하여 CuO를 첨가한 황화합물계 가스 센서 |
JP2000275200A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | NOxセンサとその製造方法 |
JP2001318069A (ja) * | 2000-05-10 | 2001-11-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 呼気ガス分析装置 |
JP2001349858A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Fuji Electric Co Ltd | 窒素酸化物ガスセンサ |
JP2005214626A (ja) * | 2002-01-16 | 2005-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサ、ガスセンサユニットおよびそれを用いた保鮮装置 |
JP3924188B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2007-06-06 | 三菱重工業株式会社 | 水素ガス検出装置及びその製造方法 |
JP4659481B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2011-03-30 | 株式会社ミクニ | 水素センサー及びその製造方法 |
-
2006
- 2006-09-26 JP JP2006261022A patent/JP4895741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008082770A (ja) | 2008-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4659481B2 (ja) | 水素センサー及びその製造方法 | |
EP1568991B1 (en) | Hydrogen sensor and process for production thereof | |
JP5352049B2 (ja) | 水素センサ | |
JP5184375B2 (ja) | 水素センサ及びその製造方法 | |
EP1950558B1 (en) | Gas sensor | |
JP4355300B2 (ja) | 水素透過膜、水素センサおよび水素の検知方法 | |
US9664633B2 (en) | Resistive hydrogen sensor | |
JP2008261634A (ja) | 水素センサー | |
JP4895741B2 (ja) | 水素センサー | |
US7241477B2 (en) | Methods of treating electrodes and gas sensors comprising the electrodes | |
JP2002513930A (ja) | 水素センサ | |
JP5052607B2 (ja) | 水素センサー、及びその製造方法 | |
JP3075070B2 (ja) | 一酸化炭素ガスセンサ | |
JP2003156470A (ja) | ガスセンサ素子及びガス濃度の検出方法 | |
JP5144563B2 (ja) | 水素センサ及びその製造方法 | |
JP2004514904A (ja) | 加熱装置 | |
JP2805811B2 (ja) | 燃焼制御用センサ | |
JP6784486B2 (ja) | 水素センサおよびその製造方法 | |
JPH1144671A (ja) | ガスセンサ | |
JPH05322821A (ja) | ガスセンサ | |
JPH06288952A (ja) | ガスセンサ | |
KR20230115448A (ko) | 광범위 수소 농도를 검출할 수 있는 수소 검출 센서 | |
JP2001235442A (ja) | ガスセンサ | |
JPH11344464A (ja) | 酸素濃度センサ、およびその製造方法 | |
JP2005134249A (ja) | 薄膜ガスセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090526 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110922 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110928 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111107 |
|
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: 20111129 |
|
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: 20111220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106 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 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |