JP6758215B2 - アンモニアセンサ素子 - Google Patents
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Description
上記プロトン導電性固体電解質体の上記測定ガス面に形成されたアンモニア検知電極(3)と、
上記プロトン導電性固体電解質体の上記基準ガス面に形成された基準電極(4)と、
上記プロトン導電性固体電解質体の上記測定ガス面に面し、ガス導入部(51)から上記測定ガスが導入される測定ガス室(5)と、
上記測定ガス室内の酸素を排出して上記測定ガス中の酸素濃度を調整する酸素排出機構(6)と、を備え、
上記酸素排出機構は、酸素排出室(61)と、
上記測定ガス室と上記酸素排出室との間に配置され、上記測定ガス室に面する酸素吸着面(621)、及び上記酸素排出室に面する酸素排出面(622)を有する酸素イオン導電性固体電解質体(62)と、
上記酸素イオン導電性固体電解質体の上記酸素排出面に形成された対電極(64)と、
上記酸素イオン導電性固体電解質体の上記酸素吸着面に形成され、上記対電極と上記酸素イオン導電性固体電解質体の少なくとも一部(62a)と共に上記測定ガス中の酸素濃度を調整する排出セル(63C)を構成する排出電極(63)と、を有する、アンモニアセンサ素子(1)にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
アンモニアセンサ素子に係る実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。図1〜図3に例示されるように、アンモニアセンサ素子1は、プロトン導電性固体電解質体2と、アンモニア検知電極3と、基準電極4と、測定ガス室5と、酸素排出機構6とを有する。本形態のアンモニアセンサ素子1はさらに基準ガス室8を有している。
2NH3 → 6H+ + 6e- ・・・(I)
6H+ + 3/2O2 + 6e- → 3H2O ・・・(II)
O2 + 4e- → 2O2- ・・・(III)
2O2- → O2 + 4e- ・・・(IV)
次に、基準電極が外部のガス雰囲気に露出したアンモニアセンサ素子の形態について、図4〜図9を参照して説明する。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本例は、基準ガス室のガス導入部が先端に形成されたアンモニアセンサ素子の例である。図10に例示されるように、本形態においては、基準ガス室8のガス導入部81が、測定ガス室5のガス導入部51と同様にアンモニアセンサ素子1の軸方向Xにおける先端111に形成されている。
次に、酸素センサセルを有するアンモニアセンサ素子の形態について、図11及び図12を参照して説明する。図11及び図12に例示されるように、本形態のアンモニアセンサ素子1においては、酸素排出機構6が酸素センサセル65Cを有する。酸素センサセル65Cは、酸素検知電極65と、対電極64と、これらの電極65、64に挟まれた第2固体電解質体の一部62bとから構成される。
次に、雑ガスセンサセルを有するアンモニアセンサ素子の形態について、図13〜図15を参照して説明する。図13〜図15に例示されるように、本形態のアンモニアセンサ素子1においては、酸素排出機構6が酸素センサセル65Cと、雑ガスセンサセル66Cを有する。雑ガスセンサセル66Cは、雑ガス検知電極66と、対電極64と、これらの電極66、64に挟まれた第2固体電解質体の一部62cとから構成される。
2 プロトン導電性固体電解質体
3 アンモニア検知電極
4 基準電極
5 測定ガス室
6 酸素排出機構
Claims (10)
- 測定ガス(Gm)と接触する測定ガス面(21)と、基準ガス(Gb)と接触する基準ガス面(22)とを有する、プロトン導電性固体電解質体(2)と、
上記プロトン導電性固体電解質体の上記測定ガス面に形成されたアンモニア検知電極(3)と、
上記プロトン導電性固体電解質体の上記基準ガス面に形成された基準電極(4)と、
上記プロトン導電性固体電解質体の上記測定ガス面に面し、ガス導入部(51)から上記測定ガスが導入される測定ガス室(5)と、
上記測定ガス室内の酸素を排出して上記測定ガス中の酸素濃度を調整する酸素排出機構(6)と、を備え、
上記酸素排出機構は、酸素排出室(61)と、
上記測定ガス室と上記酸素排出室との間に配置され、上記測定ガス室に面する酸素吸着面(621)、及び上記酸素排出室に面する酸素排出面(622)を有する酸素イオン導電性固体電解質体(62)と、
上記酸素イオン導電性固体電解質体の上記酸素排出面に形成された対電極(64)と、
上記酸素イオン導電性固体電解質体の上記酸素吸着面に形成され、上記対電極と上記酸素イオン導電性固体電解質体の少なくとも一部(62a)と共に上記測定ガス中の酸素濃度を調整する排出セル(63C)を構成する排出電極(63)と、を有する、アンモニアセンサ素子(1)。 - 上記測定ガス室内において、上記排出電極が上記アンモニア検知電極よりも上記ガス導入部に近接した、請求項1に記載のアンモニアセンサ素子。
- 上記酸素排出機構は、上記酸素イオン導電性固体電解質体の上記酸素吸着面に形成され、上記対電極と上記酸素イオン導電性固体電解質体の一部(62b)と共に、上記排出セルによって酸素濃度が調整された後における上記測定ガス中の酸度濃度に応じた信号を出力する酸素センサセル(65C)を構成する酸素検知電極(65)を有する、請求項1又は2に記載のアンモニアセンサ素子。
- 上記酸素排出機構は、上記酸素イオン導電性固体電解質体の上記酸素吸着面に形成され、上記対電極と上記酸素イオン導電性固体電解質体の一部(62c)と共に、上記排出セルによって酸素濃度が調整された後における上記測定ガス中の酸素以外の酸化ガス濃度に応じた信号を出力する雑ガスセンサセル(66C)を構成する雑ガス検知電極(66)を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンモニアセンサ素子。
- さらに、上記プロトン導電性固体電解質体よりも上記酸素イオン導電性固体電解質体に近接されたヒータ(15)を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のアンモニアセンサ素子。
- さらに、上記アンモニア検知電極に到達する上記測定ガスの量を制御するガス拡散層(31)を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のアンモニアセンサ素子。
- さらに、上記基準ガス面に面し、上記基準ガスが導入される基準ガス室(8)を有し、上記プロトン導電性固体電解質体が上記基準ガス室と上記測定ガス室との間に配置された、請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンモニアセンサ素子。
- 上記アンモニア検知電極と上記基準電極とが同種のガス雰囲気に曝されるように構成された、請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンモニアセンサ素子。
- 上記基準電極が外部に露出した、請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンモニアセンサ素子。
- さらに、上記基準電極を覆う多孔質保護層(41)を有し、上記多孔質保護層が外部のガス雰囲気に露出した、請求項1〜6、8のいずれか1項に記載のアンモニアセンサ素子。
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