JPH02269947A - 燃焼制御用センサ - Google Patents
燃焼制御用センサInfo
- Publication number
- JPH02269947A JPH02269947A JP1091336A JP9133689A JPH02269947A JP H02269947 A JPH02269947 A JP H02269947A JP 1091336 A JP1091336 A JP 1091336A JP 9133689 A JP9133689 A JP 9133689A JP H02269947 A JPH02269947 A JP H02269947A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- oxygen
- solid electrolyte
- mgo
- ion conductive
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 13
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 12
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 16
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 11
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
」−
産業上の利用分野
本発明は、燃焼排ガス中の残存酸素濃度により空気と燃
料の比を検出し、適正な燃焼状態を維持するために用い
る燃焼制御用センサに関するものである。
料の比を検出し、適正な燃焼状態を維持するために用い
る燃焼制御用センサに関するものである。
従来の技術
従来、この種のセンサとしては、酸素イオン導電性固体
電解質基体として安定化ジルコニアを用い、陽極及び陰
極として白金を用い、さらに陰極上にガス拡散律速体を
設けた形のものがある。該センサにおいては、両極間に
印加される電圧によって酸素イオン導電性固体電解質基
体中を酸素イオンが移動し、これを電流として取り出す
ことができる。この酸素イオンの移動は陰極上に設けた
ガス拡散律速体によって結果として律速されるため、出
力電流は一定値まで増加した後飽和する。
電解質基体として安定化ジルコニアを用い、陽極及び陰
極として白金を用い、さらに陰極上にガス拡散律速体を
設けた形のものがある。該センサにおいては、両極間に
印加される電圧によって酸素イオン導電性固体電解質基
体中を酸素イオンが移動し、これを電流として取り出す
ことができる。この酸素イオンの移動は陰極上に設けた
ガス拡散律速体によって結果として律速されるため、出
力電流は一定値まで増加した後飽和する。
この飽和電流値は雰囲気中の酸素１度に応じた値を示す
ため、電流値を測定することにより、排ガス中の酸素濃
度を知ることができ、従って、適正な空燃比になるよう
に燃焼を制御することが可能になる。
ため、電流値を測定することにより、排ガス中の酸素濃
度を知ることができ、従って、適正な空燃比になるよう
に燃焼を制御することが可能になる。
これに対して発明者らは、電極材料として白金に替えて
一般式Ｌ ｎ、 ＋−ｘＡｘ ＣＯ＋−ｙＭ ｅ ｙＯ
３−δで表わされるペロブスカイト型複合酸化物と酸素
イオン導電性固体電解質とからなる材料を電極として用
いる燃焼制御用センサを提案した。白金電極の場合には
電極反応速度が小さいために分極が大きく、該電極自身
の電位が不安定になって相手極に一定の電位が印加され
がたい。この点を改善するために表面積を増加させるこ
とが必要になるが、白金は高温で焼結を起こし易いこと
もあって、均質かつ長期安定性を有する多孔質電極とす
ることは極めて困雉である。
一般式Ｌ ｎ、 ＋−ｘＡｘ ＣＯ＋−ｙＭ ｅ ｙＯ
３−δで表わされるペロブスカイト型複合酸化物と酸素
イオン導電性固体電解質とからなる材料を電極として用
いる燃焼制御用センサを提案した。白金電極の場合には
電極反応速度が小さいために分極が大きく、該電極自身
の電位が不安定になって相手極に一定の電位が印加され
がたい。この点を改善するために表面積を増加させるこ
とが必要になるが、白金は高温で焼結を起こし易いこと
もあって、均質かつ長期安定性を有する多孔質電極とす
ることは極めて困雉である。
これに対して前記ペロブスカイト型複合酸化物と酸素イ
オン導電性固体電解質とからなる材料は、酸素の酸化還
元反応に高い触媒活性を有し、かつ酸素イオン導電性固
体電解質からなる基体との密着性に優れるため、電極反
応に際しての分極が極めて小さ、＜、安定した電極電位
を与えるうえ、熱的にも長期間安定であり、したがって
高精度で安定したセンサ特性が得られる。
オン導電性固体電解質とからなる材料は、酸素の酸化還
元反応に高い触媒活性を有し、かつ酸素イオン導電性固
体電解質からなる基体との密着性に優れるため、電極反
応に際しての分極が極めて小さ、＜、安定した電極電位
を与えるうえ、熱的にも長期間安定であり、したがって
高精度で安定したセンサ特性が得られる。
発明が解決しようとする課題
一般に燃焼排ガス中の酸素１度を測定する場合には、セ
ンサ素子を排ガスに直接接触させるが、一般の排ガス中
にはＮｏ、、Ｓｏ、、Ｃｏ、などのガスに加え、多量の
水分が含まれているので、ペロブスカイト型複合酸化物
を電極材料として用いると次の問題がある。すなわちペ
ロブスカイト型複合酸化物はこれらの排ガス成分、例え
ばＮＯ８と水分の作用によって構成元素が硝酸塩化され
て溶出、分解することがあり、その結果触媒活性が失わ
れ、電極としての機能が低下する恐れがある。
ンサ素子を排ガスに直接接触させるが、一般の排ガス中
にはＮｏ、、Ｓｏ、、Ｃｏ、などのガスに加え、多量の
水分が含まれているので、ペロブスカイト型複合酸化物
を電極材料として用いると次の問題がある。すなわちペ
ロブスカイト型複合酸化物はこれらの排ガス成分、例え
ばＮＯ８と水分の作用によって構成元素が硝酸塩化され
て溶出、分解することがあり、その結果触媒活性が失わ
れ、電極としての機能が低下する恐れがある。
課題を解決するための手段
本発明は、前記の課題に着目してなされたもので、少な
くとも陰極となる電極をペロブスカイト型複合酸化物と
酸素イオン導電性固体電解質とからなる材料で構成し、
陰極面上に設けるガス拡散律速体を、ＭｇＯもしくはＭ
ｇＯを主体とする材料で構成するものである。
くとも陰極となる電極をペロブスカイト型複合酸化物と
酸素イオン導電性固体電解質とからなる材料で構成し、
陰極面上に設けるガス拡散律速体を、ＭｇＯもしくはＭ
ｇＯを主体とする材料で構成するものである。
作 用
本発明による燃焼制御用センサにおいては、ガス拡散律
速体に含まれるＭｇＯが塩基点として作用し、燃焼排ガ
ス中に含まれる例えばＮＯつを吸収して硝酸塩あるいは
塩基性硝酸塩を生成し、ペロブスカイト型複合酸化物か
らなる電極構成成分の硝酸塩化を防止する保護層として
の機能を発揮する。また、ガス拡散律速体を通過したＮ
Ｏｘによってペロブスカイト型複合酸化物が硝酸塩化さ
れた場合にも、ＭｇＯの強塩基性により速やかに硝酸イ
オンが引き抜かれるため、触媒能の低下が生じることが
なく、電極機能は安定に維持される。硝酸塩化されたＭ
ｇＯは高温で分解し、再びＭｇＯに戻り機能が再生する
。
速体に含まれるＭｇＯが塩基点として作用し、燃焼排ガ
ス中に含まれる例えばＮＯつを吸収して硝酸塩あるいは
塩基性硝酸塩を生成し、ペロブスカイト型複合酸化物か
らなる電極構成成分の硝酸塩化を防止する保護層として
の機能を発揮する。また、ガス拡散律速体を通過したＮ
Ｏｘによってペロブスカイト型複合酸化物が硝酸塩化さ
れた場合にも、ＭｇＯの強塩基性により速やかに硝酸イ
オンが引き抜かれるため、触媒能の低下が生じることが
なく、電極機能は安定に維持される。硝酸塩化されたＭ
ｇＯは高温で分解し、再びＭｇＯに戻り機能が再生する
。
実施例
第１図は本発明の一実施例における燃料制御用センサ素
子を示す模式的断面図である。■は８ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３
９２ｍｏｌ％ＺｒＣＬからなる酸素イオン導電性固体電
解質基体（５，５ｍｍφ×１ｍｍｔＬ ２は白金ペー
ストをスクリーン印刷によって付着させて形成した陽極
（３μｍｔ）、３はＬ ａｌＩ３ｓｓ ｒｌｌ、ｅｓｃ
Ｏｌｌ、７Ｆ ｅ１！、３０３−δ７０ ｗｔ％、８
ｍ０１％Ｙ２Ｏ３” ９２ｍｏ １％Ｚｒ○２３０ｗｔ
％からなる材料をフレーム溶射によって付着させて形成
した陰極（１５μｍｔ）、４はＭｇＯを約７０ｗｔ％含
む無機質材料をフレーム溶射により付着させて形成した
ガス拡散律速体（１００μｍｔ）、５は陽極引き出し端
子、６は陰極引出し端子、７は気体不透過シールである
。 比較のため、ＭｇＯを含まないガス拡散律速体を
設けたセンサ素子（従来例１）、及び白金陰極を設けた
センサ素子（ガス拡散律速体にはＭｇＯを含まない）（
従来例２）をそれぞれ作製した。
子を示す模式的断面図である。■は８ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３
９２ｍｏｌ％ＺｒＣＬからなる酸素イオン導電性固体電
解質基体（５，５ｍｍφ×１ｍｍｔＬ ２は白金ペー
ストをスクリーン印刷によって付着させて形成した陽極
（３μｍｔ）、３はＬ ａｌＩ３ｓｓ ｒｌｌ、ｅｓｃ
Ｏｌｌ、７Ｆ ｅ１！、３０３−δ７０ ｗｔ％、８
ｍ０１％Ｙ２Ｏ３” ９２ｍｏ １％Ｚｒ○２３０ｗｔ
％からなる材料をフレーム溶射によって付着させて形成
した陰極（１５μｍｔ）、４はＭｇＯを約７０ｗｔ％含
む無機質材料をフレーム溶射により付着させて形成した
ガス拡散律速体（１００μｍｔ）、５は陽極引き出し端
子、６は陰極引出し端子、７は気体不透過シールである
。 比較のため、ＭｇＯを含まないガス拡散律速体を
設けたセンサ素子（従来例１）、及び白金陰極を設けた
センサ素子（ガス拡散律速体にはＭｇＯを含まない）（
従来例２）をそれぞれ作製した。
以上のようにして作製した各センサ素子の出力特性に及
ぼすＮＯｘと水分の影響を第２図〜第４図に示した。／
！ｔｌ＋定は以下のようにして行なった。電気炉中にセ
ンサ素子を設置し、素子温度が７００°Ｃになるように
温度制御を行ない、所定濃度の酸素−窒素混合ガスを約
１０ｃｍ／ｓｅｃの流速で流通接触させた。このとき、
印加する電圧に対する出力電流を測定し、一定電圧（１
ｖ）印加時における出力電流を各酸素濃度に対して求め
、これを初期特性とした。ついで、温度を３００°Ｃに
設定し、ＮＯ２５０ｐＩ）ｍ、Ｈ２Ｏ７％を含む空気を
同流量で２時間流通させた後、再び、７００°Ｃにて酸
素−窒素混合ガスを流通させて出力特性を測定した。
ぼすＮＯｘと水分の影響を第２図〜第４図に示した。／
！ｔｌ＋定は以下のようにして行なった。電気炉中にセ
ンサ素子を設置し、素子温度が７００°Ｃになるように
温度制御を行ない、所定濃度の酸素−窒素混合ガスを約
１０ｃｍ／ｓｅｃの流速で流通接触させた。このとき、
印加する電圧に対する出力電流を測定し、一定電圧（１
ｖ）印加時における出力電流を各酸素濃度に対して求め
、これを初期特性とした。ついで、温度を３００°Ｃに
設定し、ＮＯ２５０ｐＩ）ｍ、Ｈ２Ｏ７％を含む空気を
同流量で２時間流通させた後、再び、７００°Ｃにて酸
素−窒素混合ガスを流通させて出力特性を測定した。
第２図はＬ ａｅ３６Ｓ ｒａ、ｅａｃ Ｏｌｌ、７Ｆ
ｅｌ１３０３−６７０ｗｔ％、８ｍｏ １％Ｙ２Ｏ３
ｌ９２ｍ０１％、Ｚ ｒ Ｏ２３０ｗ ｔ％からなる陰
極を形成し、ＭｇＯを含むガス拡散律速体を設けたセン
サ素子の出力特性を示す。
ｅｌ１３０３−６７０ｗｔ％、８ｍｏ １％Ｙ２Ｏ３
ｌ９２ｍ０１％、Ｚ ｒ Ｏ２３０ｗ ｔ％からなる陰
極を形成し、ＭｇＯを含むガス拡散律速体を設けたセン
サ素子の出力特性を示す。
第３図は同様にＬ ａｅ、３ｓｓ ｒｓ、ｅｓｃ ０Ｔ
Ｉ７Ｆ ｅｌｌ、３０３−６７０ｗｔ％、８ｍ０１％Ｙ
２Ｏ３” ９２ｍｏｌ％ＺｒＯ２３０ｗｔ％からなる陰
極を形成し、ＭｇＯを含まないガス拡散律速体を設けた
センサ素子（従来例１）の出力特性を示す。
Ｉ７Ｆ ｅｌｌ、３０３−６７０ｗｔ％、８ｍ０１％Ｙ
２Ｏ３” ９２ｍｏｌ％ＺｒＯ２３０ｗｔ％からなる陰
極を形成し、ＭｇＯを含まないガス拡散律速体を設けた
センサ素子（従来例１）の出力特性を示す。
第４図は白金陰極を用いたセンサ素子（従来例２）の出
力特性を示す。
力特性を示す。
それぞれ実線が初期特性、破線がＮＯ２と８２０を含む
空気を接触させた後の特性を示す。ＭｇＯを含むガス拡
散律速体を設けた本実施例の場合は第２図に示すように
、Ｎ Ｏａ ＋ ８２０の影響は殆ど現われていないが
、ガス拡散律速体にＭｇＯを含まない従来例１の場合は
第３図に示すように、出力特性が大きく変化した。Ｍｇ
Ｏを含まない場合、ガス拡散律速体を通過するＮ Ｏ２
＋ ８２０によってペロブスカイト型複合酸化物がダメ
ージを受け、酸素還元触媒能が低下したためである。一
方策４図に示すように、白金陰極を用いた従来例２はＮ
Ｏ２＋ ８２０の影響を殆ど受けていないが、ペロブス
カイト型複合酸化物系の陰極を用いたセンサ素子より、
出力電流が小さく、酸素濃度に対する直線性もやや悪い
。図示しなかったが、白金陰極の場合には、ペロブスカ
イト型複合酸化物に比べて分極が大きく、シかも素子毎
の電極の微細構造の差異が特性ばらつきとなって現れる
ため、センサ特性が劣るものである。
空気を接触させた後の特性を示す。ＭｇＯを含むガス拡
散律速体を設けた本実施例の場合は第２図に示すように
、Ｎ Ｏａ ＋ ８２０の影響は殆ど現われていないが
、ガス拡散律速体にＭｇＯを含まない従来例１の場合は
第３図に示すように、出力特性が大きく変化した。Ｍｇ
Ｏを含まない場合、ガス拡散律速体を通過するＮ Ｏ２
＋ ８２０によってペロブスカイト型複合酸化物がダメ
ージを受け、酸素還元触媒能が低下したためである。一
方策４図に示すように、白金陰極を用いた従来例２はＮ
Ｏ２＋ ８２０の影響を殆ど受けていないが、ペロブス
カイト型複合酸化物系の陰極を用いたセンサ素子より、
出力電流が小さく、酸素濃度に対する直線性もやや悪い
。図示しなかったが、白金陰極の場合には、ペロブスカ
イト型複合酸化物に比べて分極が大きく、シかも素子毎
の電極の微細構造の差異が特性ばらつきとなって現れる
ため、センサ特性が劣るものである。
次に、第５図にセンサ特性の経時安定性の結果を示す。
評価は以下のようにして行なった。前記の各センサ素子
を空気中８５０°Ｃで１０時間保持シタ後３００°ＣＴ
： Ｎ Ｏ２５０ｐｍと８２０７％を含む空気を２時間
流通させる。これを１サイクルとして５０サイクル繰り
返した。このサイクル試験の前後に７００°Ｃで酸素１
０％−空気９０％の混合ガスを流通させたときの、印加
電圧１ｖに対する出力電流を測定した。尚、各センサ素
子５個について特性を６（す定した。本発明になるセン
サ素子は特性変化がほとんどなく、素子毎のばらつきも
小さいが、ＭｇＯを含まないガス拡散律速体を形成した
センサ（従来例１）の場合はＮ Ｏ２＋ ８２０の影響
が大きく、ばらつきも含めて特性変化が大きい。白金陰
極を形成したセンサ（従来例２）の場合はＮＯ２＋８２
０の影響よりも熱的な影響が大き（、白金の焼結が進行
する結果、触媒活性の低下とともに電極微細構造の変化
により特性のばらつきも太き（なる。
を空気中８５０°Ｃで１０時間保持シタ後３００°ＣＴ
： Ｎ Ｏ２５０ｐｍと８２０７％を含む空気を２時間
流通させる。これを１サイクルとして５０サイクル繰り
返した。このサイクル試験の前後に７００°Ｃで酸素１
０％−空気９０％の混合ガスを流通させたときの、印加
電圧１ｖに対する出力電流を測定した。尚、各センサ素
子５個について特性を６（す定した。本発明になるセン
サ素子は特性変化がほとんどなく、素子毎のばらつきも
小さいが、ＭｇＯを含まないガス拡散律速体を形成した
センサ（従来例１）の場合はＮ Ｏ２＋ ８２０の影響
が大きく、ばらつきも含めて特性変化が大きい。白金陰
極を形成したセンサ（従来例２）の場合はＮＯ２＋８２
０の影響よりも熱的な影響が大き（、白金の焼結が進行
する結果、触媒活性の低下とともに電極微細構造の変化
により特性のばらつきも太き（なる。
以上の実施例で明らかなように、本発明になる燃焼制御
用センサは極めて優れた特性を示す。実施例では陰極の
みペロブスヵイ］・型複合酸化物と酸素イオン導電性固
体電解質とからなる材料で形成した場合について述べた
が、陰極、陽極ともにペロブスカイト型複合酸化物と酸
素イオン導電性固体電解質とからなる材料で形成し、か
つ陽極面」二にもＭｇＯを主体とする材料からなる電極
保護層を形成した場合には、酸化還元触媒反応に優れた
活性を示し、かつ陽極も陰極同様Ｎ Ｏ２＋ ８２０の
影響を受けないため、陰極のみペロブスカイト型複合酸
化物と酸素イオン導電性固体電解質とからなる材料で形
成した場合に比べて、より特性のばらつきが小さくしか
も直線性に優れた出力特性を示す上、長期にわたって安
定した特性を維持する。また、実施例ではＬｎとしてＬ
ａを、ＡとしてＳｒを、ＭｅとしてＦｅを用い、がッｘ
＝０゜６５、ｙ＝０．３とした場合について示したが、
ＬｎがＣ８１Ｐ ｒｌ Ｎ ｄの場合もしくはＬａ、
Ｃｅ、Ｐｒ＋ Ｎｄの内二種以上の元素になる場合、
ＡがＣａ、Ｂａの場合もしくはＳｒ＋ Ｃａｔ Ｂ
ａの内二種以上の元素になる場合、ＭｅがＮｉ、Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｖの場合もしくはＮ １１ Ｆ ｅｌ Ｍ
ｎ１Ｃｒ、Ｖの内二種以上の元素になる場合、あるいは
他の組成比になる場合にも同様の結果が得られた。また
Ｌｎ＋−ｉ＋ＡｘｃＯ＋、、ＹＭｅｖｏ３−δにおいて
、ＸＮ Ｖは０≦ｘ≦１．０≦Ｙ≦１の範囲にあり、
δは酸素欠損量を示す。さらに、電極材料にＳｒＭｅ’
０３を添加した場合、また微量の白金族元素を添加した
場合には、電極特性の均一性を損なうことなく酸素の酸
化還元触媒能を高める効果を示す。酸素イオン導電性固
体電解質としては８ｍ。
用センサは極めて優れた特性を示す。実施例では陰極の
みペロブスヵイ］・型複合酸化物と酸素イオン導電性固
体電解質とからなる材料で形成した場合について述べた
が、陰極、陽極ともにペロブスカイト型複合酸化物と酸
素イオン導電性固体電解質とからなる材料で形成し、か
つ陽極面」二にもＭｇＯを主体とする材料からなる電極
保護層を形成した場合には、酸化還元触媒反応に優れた
活性を示し、かつ陽極も陰極同様Ｎ Ｏ２＋ ８２０の
影響を受けないため、陰極のみペロブスカイト型複合酸
化物と酸素イオン導電性固体電解質とからなる材料で形
成した場合に比べて、より特性のばらつきが小さくしか
も直線性に優れた出力特性を示す上、長期にわたって安
定した特性を維持する。また、実施例ではＬｎとしてＬ
ａを、ＡとしてＳｒを、ＭｅとしてＦｅを用い、がッｘ
＝０゜６５、ｙ＝０．３とした場合について示したが、
ＬｎがＣ８１Ｐ ｒｌ Ｎ ｄの場合もしくはＬａ、
Ｃｅ、Ｐｒ＋ Ｎｄの内二種以上の元素になる場合、
ＡがＣａ、Ｂａの場合もしくはＳｒ＋ Ｃａｔ Ｂ
ａの内二種以上の元素になる場合、ＭｅがＮｉ、Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｖの場合もしくはＮ １１ Ｆ ｅｌ Ｍ
ｎ１Ｃｒ、Ｖの内二種以上の元素になる場合、あるいは
他の組成比になる場合にも同様の結果が得られた。また
Ｌｎ＋−ｉ＋ＡｘｃＯ＋、、ＹＭｅｖｏ３−δにおいて
、ＸＮ Ｖは０≦ｘ≦１．０≦Ｙ≦１の範囲にあり、
δは酸素欠損量を示す。さらに、電極材料にＳｒＭｅ’
０３を添加した場合、また微量の白金族元素を添加した
場合には、電極特性の均一性を損なうことなく酸素の酸
化還元触媒能を高める効果を示す。酸素イオン導電性固
体電解質としては８ｍ。
１％Ｙ２Ｏ３・９２ｍ０１％ＺｒＯ２を用いたが、同様
の機能を有するものであればこれに限定するものではな
い。さらに、センサ基体となる酸素イオン導電性固体電
解質と電極成分となる酸素イオン導電性固体電解質とは
必ずしも同一の材料である必要はない。センサ形態も層
状平板型に限定するものではなく、発明の主旨に反しな
い限り任意の形態を取り得るものである。ガス拡散律速
体も多孔質体に限らず、拡散孔を設けるなどしてもよく
、材料も電極、リードなどと非反応性のものであればよ
い。センサの作製法も焼結、印刷、蒸着、スパッタその
他の方法、及びそれらの組合せを用いることができる。
の機能を有するものであればこれに限定するものではな
い。さらに、センサ基体となる酸素イオン導電性固体電
解質と電極成分となる酸素イオン導電性固体電解質とは
必ずしも同一の材料である必要はない。センサ形態も層
状平板型に限定するものではなく、発明の主旨に反しな
い限り任意の形態を取り得るものである。ガス拡散律速
体も多孔質体に限らず、拡散孔を設けるなどしてもよく
、材料も電極、リードなどと非反応性のものであればよ
い。センサの作製法も焼結、印刷、蒸着、スパッタその
他の方法、及びそれらの組合せを用いることができる。
発明の効果
以上のように、本発明になる燃焼制御用センサはきわめ
て安定した特性を示し、長期間にわたって精度よく燃焼
排ガス中の酸素濃度を測定でき、適正な燃焼状態に制御
することができるものである。
て安定した特性を示し、長期間にわたって精度よく燃焼
排ガス中の酸素濃度を測定でき、適正な燃焼状態に制御
することができるものである。
第１図は本発明の一実施例における燃焼制御用センサの
模式的断面図、第２図、第３図、第４図は夫々実施例、
従来例１、従来例２のセンサの出力特性図、第５図は前
記センサの出力特性の経時安定性を示す図である。 １・・・酸素イオン導電性固体電解質基体、２・・・陽
極、３・・・陰極、４・・・ガス拡散律速体、５・・・
陽極引出し端子、６・・・陰極引出し端子、７・・・気
体不透過ンール。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名ｉｌ１図 カスＩＩＺ敬津通停 〈 ！加 割） 酸零 ｆｆｉ道 （′／−り 第３図 〈従来例 Ｉ 〉 酸 素 濃 度 （勾 第４図 く従来１男２〉 （白鼠趨号〕 酸素Ｓ度（−／−）
模式的断面図、第２図、第３図、第４図は夫々実施例、
従来例１、従来例２のセンサの出力特性図、第５図は前
記センサの出力特性の経時安定性を示す図である。 １・・・酸素イオン導電性固体電解質基体、２・・・陽
極、３・・・陰極、４・・・ガス拡散律速体、５・・・
陽極引出し端子、６・・・陰極引出し端子、７・・・気
体不透過ンール。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名ｉｌ１図 カスＩＩＺ敬津通停 〈 ！加 割） 酸零 ｆｆｉ道 （′／−り 第３図 〈従来例 Ｉ 〉 酸 素 濃 度 （勾 第４図 く従来１男２〉 （白鼠趨号〕 酸素Ｓ度（−／−）
Claims (3)
- （１）酸素イオン導電性固体電解質からなる基体上に設
ける一対の電極の内、少なくとも陰極となる電極が一般
式Ｌｎ＿１＿−＿ｘＡ＿ｘＣｏ＿１＿−＿ｙＭｅ＿ｙＯ
＿３＿−δ（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄから選ぶ少
なくとも一種の元素、ＡはＳｒ、Ｃａ、Ｂａから選ぶ少
なくとも一種の元素、ＭｅはＮｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｖから選ぶ少なくとも一種の元素、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、δは酸素欠損量）で表わされるペロブスカイト型
複合酸化物と酸素イオン導電性固体電解質とからなり、
前記陰極面上にＭｇＯもしくはＭｇＯを主体とする材料
からなるガス拡散律速体を設けたことを特徴とする燃焼
制御用センサ。 - （２）電極材料にＳｒＭｅ′Ｏ＿３（Ｍｅ′はＴｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆから選ぶ少なくとも一種の元素）を前記ペロブ
スカイト型複合酸化物に対して０〜８０ｍｏｌ％、望ま
しくは４０〜７０ｍｏｌ％添加することを特徴とする請
求項１記載の燃焼制御用センサ。 - （３）電極材料に少なくとも一種の白金族元素を添加す
ることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼制御用セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091336A JPH02269947A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 燃焼制御用センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091336A JPH02269947A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 燃焼制御用センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02269947A true JPH02269947A (ja) | 1990-11-05 |
Family
ID=14023593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1091336A Pending JPH02269947A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 燃焼制御用センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02269947A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0809100B1 (de) * | 1996-05-25 | 2004-11-17 | Micronas Semiconductor Holding AG | Sensorelement und dessen Herstellungsverfahren zum Nachweis von Fluiden |
| JP2016210661A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサ電極用導電性酸化物焼結体、及び、それを用いた酸素センサ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63261149A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-27 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 燃焼制御用センサ |
| JPS63311160A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-19 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 燃焼制御用センサ |
| JPS649358A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Electrode material |
| JPH01102354A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 燃焼制御用センサ |
-
1989
- 1989-04-11 JP JP1091336A patent/JPH02269947A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63261149A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-27 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 燃焼制御用センサ |
| JPS63311160A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-19 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 燃焼制御用センサ |
| JPS649358A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Electrode material |
| JPH01102354A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 燃焼制御用センサ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0809100B1 (de) * | 1996-05-25 | 2004-11-17 | Micronas Semiconductor Holding AG | Sensorelement und dessen Herstellungsverfahren zum Nachweis von Fluiden |
| JP2016210661A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサ電極用導電性酸化物焼結体、及び、それを用いた酸素センサ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Szabo et al. | Correlation of sensing behavior of mixed potential sensors with chemical and electrochemical properties of electrodes | |
| Sekhar et al. | Development and testing of a miniaturized hydrogen safety sensor prototype | |
| JPH01184457A (ja) | 酸素センサ素子 | |
| Zhong et al. | Ce incorporated pyrochlore Pr2Zr2O7 solid electrolytes for enhanced mild-temperature NO2 sensing | |
| JPH01119749A (ja) | 広帯域空燃比センサおよび検出装置 | |
| Kalyakin et al. | Determination of nitrous oxide concentration using a solid-electrolyte amperometric sensor | |
| JPS63158451A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| Shen et al. | Alumina substrate-supported electrochemical device for potential application as a diesel particulate matter sensor | |
| JPH02269947A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JP2000292409A (ja) | 炭化水素センサ | |
| JPS63261149A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPS63311160A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPS60185156A (ja) | 電気化学的測定セル | |
| JP2001520379A (ja) | ＮＯｘセンサのための上部構造体 | |
| JPH0221259A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JP2000019152A (ja) | 水素ガスセンサ | |
| JPH01102356A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JP2805811B2 (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPH01102354A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JP2948124B2 (ja) | 酸素センサー | |
| JPH02196953A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| ELUMALAI et al. | Influence of thickness of Cr2O3 sensing-electrode on sensing characteristics of mixed-potential-type NO2 sensor based on stabilized zirconia | |
| JPS63158452A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPS63261150A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPH0197854A (ja) | 燃焼制御用センサ |