JP5858706B2 - 水素ガスセンサの信号処理方法、及び信号処理装置 - Google Patents
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式2: E = Eo + (RT/nF)lna
但し、Eoは標準電極電位、Rは気体定数、Tは温度(K)、nは移動電子数、Fはファラディ定数、aは活量(a=γ・c)、cは水素ガス濃度である。
温度20,40,80℃の3レベル、湿度40,80%Rhの2レベルで環境を変化させ、水素を供給しない状態と、濃度0.4%の水素ガスに曝した状態のそれぞれに対して、図2(c)に示した通りのパターンの電圧を繰返し印加したときの電流値を計測した。
固体高分子電解質でなる基材として、厚さ100μmのパーフルオロ系高分子、ナフィオン膜(NRE−212)(デュポン社から購入)を5cm角にカットし、カットしたナフィオン膜を濾紙で挟み、上方から130℃に加熱したアイロンで押圧し、濾紙に水が浸透しなくなるまで繰り返して水分を飛ばした。
図10(a)には、基板形の水素ガスセンサの一態様が示されている。基板8上に離隔するように形成された第一の電極層4a及び第二の電極層4bと、第一の電極層4aに積層された触媒層3と、第二の電極層4b及び触媒層3を覆うように積層されたプロトン導電層2を備えて、対電極基板型の水素ガスセンサ1を構成することができる。また、必要に応じて、基板8上であって、第一の電極層4a及び第二の電極層4bの間に参照電極層4cを形成してもよい。
2:プロトン導電層
3:触媒層
3a:触媒
4,4a,4b:電極
4c:参照電極
8:基板
11:計測処理部
12:正規化処理部
13:温度計測処理部
14:水素ガス検出処理部
15:出力処理部
Claims (8)
- プロトン導電層と、前記プロトン導電層にそれぞれ接合された第一電極及び第二電極とを備えている水素ガスセンサの信号処理方法であって、
前記第一電極と第二電極との間に正負両極性の間で次第に変化する所定パターンの電圧を印加して、両電極間に流れる電流値を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された各電流値を予め設定された所定の印加電圧に対応する電流値で正規化して電圧電流特性を求める正規化ステップと、
前記正規化ステップで得られた電圧電流特性に基づいて水素ガスの有無を判定し、または水素ガスの濃度を求める水素ガス検出ステップと、
を含む水素ガスセンサの信号処理方法。 - プロトン導電層と、前記プロトン導電層にそれぞれ接合された第一電極及び第二電極とを備えている水素ガスセンサの信号処理方法であって、
前記第一電極と第二電極との間に正負両極性の間で次第に変化する所定パターンの電圧を印加して、両電極間に流れる電流値を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された各電流値を予め設定された所定の印加電圧に対応する電流値で正規化して電圧電流特性を求める正規化ステップと、
前記水素ガスセンサの周囲温度を計測する温度計測ステップと、
前記正規化ステップで得られた電圧電流特性と前記温度計測ステップで計測された周囲温度との相関関係に基づいて水素ガスの有無を判定し、または水素ガスの濃度を求める水素ガス検出ステップと、
を含む水素ガスセンサの信号処理方法。 - 前記水素ガスセンサが、前記プロトン導電層と前記第一電極との間、及び/または前記プロトン導電層と前記第二電極との間に、触媒層を備える請求項1または2記載の水素ガスセンサの信号処理方法。
- 前記計測ステップでは、前記第一電極に対して前記第二電極が正となる初期電圧から前記第一電極に対して前記第二電極が負となる移行電圧に次第に変化する部分を含む所定パターンの電圧が印加される請求項1から3の何れかに記載の水素ガスセンサの信号処理方法。
- 前記計測ステップでは、前記第一電極に対して前記第二電極が正となる初期電圧から前記第一電極に対して前記第二電極が負となる移行電圧に次第に変化する部分を含む所定のパターンの電圧が所定周期で繰り返し印加される請求項1から3の何れかに記載の水素ガスセンサの信号処理方法。
- 前記所定パターンの電圧には、前記初期電圧が一定時間継続する部分が含まれる請求項4または5記載の水素ガスセンサの信号処理方法。
- プロトン導電層と、前記プロトン導電層にそれぞれ接合された第一電極及び第二電極とを備えている水素ガスセンサの信号処理装置であって、
前記第一電極と第二電極との間に正負両極性の間で次第に変化する所定パターンの電圧を印加して、両電極間に流れる電流値を計測する計測処理部と、
前記計測処理部で計測された各電流値を予め設定された所定の印加電圧に対応する電流値で正規化して電圧電流特性を求める正規化処理部と、
前記正規化処理部で得られた電圧電流特性に基づいて水素ガスの有無を判定し、または水素ガスの濃度を求める水素ガス検出処理部と、
前記水素ガス検出処理部による処理結果を出力する出力処理部と、
を含む水素ガスセンサの信号処理装置。 - プロトン導電層と、前記プロトン導電層にそれぞれ接合された第一電極及び第二電極とを備えている水素ガスセンサの信号処理装置であって、
前記第一電極と第二電極との間に正負両極性の間で次第に変化する所定パターンの電圧を印加して、両電極間に流れる電流値を計測する計測処理部と、
前記計測処理部で計測された各電流値を予め設定された所定の印加電圧に対応する電流値で正規化して電圧電流特性を求める正規化処理部と、
前記水素ガスセンサの周囲温度を計測する温度計測処理部と、
前記正規化処理部で得られた電圧電流特性と前記温度計測処理部で計測された周囲温度との相関関係に基づいて水素ガスの濃度を求める水素ガス検出処理部と、
前記水素ガス検出処理部による処理結果を出力する出力処理部と、
を含む水素ガスセンサの信号処理装置。
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