JPH04215058A - ガルバニ電池式可燃性ガスセンサ - Google Patents
ガルバニ電池式可燃性ガスセンサInfo
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- JPH04215058A JPH04215058A JP2410229A JP41022990A JPH04215058A JP H04215058 A JPH04215058 A JP H04215058A JP 2410229 A JP2410229 A JP 2410229A JP 41022990 A JP41022990 A JP 41022990A JP H04215058 A JPH04215058 A JP H04215058A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガルバニ電池式可燃性ガ
スセンサに関するものである。
スセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】可燃性ガスセンサには半導体式、接触燃
焼式および電気化学式がある。半導体式はガス選択性が
ないという欠点を持ち、接触燃焼式は選択性はあるもの
の、高濃度の可燃性ガスの測定ができないという難点を
持つ。これらに対し電気化学式はすぐれたガス選択性を
有するとともに、広範囲の可燃性ガス濃度の測定が可能
である。
焼式および電気化学式がある。半導体式はガス選択性が
ないという欠点を持ち、接触燃焼式は選択性はあるもの
の、高濃度の可燃性ガスの測定ができないという難点を
持つ。これらに対し電気化学式はすぐれたガス選択性を
有するとともに、広範囲の可燃性ガス濃度の測定が可能
である。
【０００３】電気化学式には定電位電解方式とガルバニ
電池方式とがある。一般的に定電位電解式可燃性ガスセ
ンサは、可燃性ガスの電気化学的酸化反応に有効な白金
等の触媒金属とその外側に位置し可燃性ガスの供給を制
限するための有材高分子膜とで構成されるガス極を作用
極とする。対極としては、二酸化鉛等の金属酸化物を用
いたものと、酸素の電気化学的還元反応に有効な白金や
パラジウム等の触媒からなるガス極を用いたものとがあ
る。いずれの場合も作用極において可燃性ガスの電気化
学的反応のみが生じるように、つまり酸素の発生や還元
反応が生じないように、外部より定電位印加装置を用い
て作用極の電位を酸素の酸化還元電位に設定しているこ
とが特徴であり、作用極と対極との間に流れる電流が可
燃性ガス濃度に比例することを利用したものである。こ
の方式のものは、酸素の影響を全く受けないため高濃度
の可燃性ガスの測定はもちろん低濃度の可燃性ガスの測
定も精度良く行えるが、ポテンシオスタット等の高価で
取扱い難い定電位印加装置を必要とするうえ、作用極に
電位を印加してからセンサの出力が安定するまで相当な
時間が必要で測定したいとき即座に測れないという問題
がある。
電池方式とがある。一般的に定電位電解式可燃性ガスセ
ンサは、可燃性ガスの電気化学的酸化反応に有効な白金
等の触媒金属とその外側に位置し可燃性ガスの供給を制
限するための有材高分子膜とで構成されるガス極を作用
極とする。対極としては、二酸化鉛等の金属酸化物を用
いたものと、酸素の電気化学的還元反応に有効な白金や
パラジウム等の触媒からなるガス極を用いたものとがあ
る。いずれの場合も作用極において可燃性ガスの電気化
学的反応のみが生じるように、つまり酸素の発生や還元
反応が生じないように、外部より定電位印加装置を用い
て作用極の電位を酸素の酸化還元電位に設定しているこ
とが特徴であり、作用極と対極との間に流れる電流が可
燃性ガス濃度に比例することを利用したものである。こ
の方式のものは、酸素の影響を全く受けないため高濃度
の可燃性ガスの測定はもちろん低濃度の可燃性ガスの測
定も精度良く行えるが、ポテンシオスタット等の高価で
取扱い難い定電位印加装置を必要とするうえ、作用極に
電位を印加してからセンサの出力が安定するまで相当な
時間が必要で測定したいとき即座に測れないという問題
がある。
【０００４】このような問題は、電気化学センサのもう
一つの作動方式であるガルバニ電池式可燃性ガスセンサ
により解決される。ガルバニ電池式可燃性ガスセンサで
実用化されているものとしては可燃性ガスの電気化学的
酸化反応に有効な白金等の触媒金属とその外側に位置し
可燃性ガスの供給を制限するための有材高分子膜とで構
成されるガス極を負極とし、二酸化鉛を正極とし、酢酸
と酢酸鉛の濃合溶液を電解液とするものがある。これは
、二酸化鉛−可燃性ガス電池を可燃性ガスの拡散律速下
で作動するように抵抗を介して放電させたとき可燃性ガ
ス濃度と電池に流れる電流との間に直線関係が生ずるこ
とを利用したものである。つまりこの方式は、先述の定
電位電解方式とは異なり、それ自身が電池として働くた
め定電位印加装置も不要であり、また常に動作状態にあ
るためウォーミングアップなしで即座に測定が可能であ
る。
一つの作動方式であるガルバニ電池式可燃性ガスセンサ
により解決される。ガルバニ電池式可燃性ガスセンサで
実用化されているものとしては可燃性ガスの電気化学的
酸化反応に有効な白金等の触媒金属とその外側に位置し
可燃性ガスの供給を制限するための有材高分子膜とで構
成されるガス極を負極とし、二酸化鉛を正極とし、酢酸
と酢酸鉛の濃合溶液を電解液とするものがある。これは
、二酸化鉛−可燃性ガス電池を可燃性ガスの拡散律速下
で作動するように抵抗を介して放電させたとき可燃性ガ
ス濃度と電池に流れる電流との間に直線関係が生ずるこ
とを利用したものである。つまりこの方式は、先述の定
電位電解方式とは異なり、それ自身が電池として働くた
め定電位印加装置も不要であり、また常に動作状態にあ
るためウォーミングアップなしで即座に測定が可能であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように定電位電
解式可燃性ガスセンサのいくつかの問題をクリヤしたも
のにガルバニ電池式可燃性ガスセンサがある。しかし従
来のガルバニ電池式可燃性ガスセンサには次に述べる問
題点がある。すなわち、可燃性ガス濃度が非常に低いと
きに、負極の電位が二酸化鉛よりなる正極の電位にほぼ
等しくなるが、この正極の電位が酸素の酸化還元電位よ
りも貴なため、このような状態では負極において酸素が
発生し、白金等の触媒金属とその外側に設けられた高分
子膜間に形成された液膜内に酸素ガスの気孔が生じて正
確な測定ができなくなるということである。また、酸素
発生による電流が両電極間に流れるため、その電流分の
み測定値に誤差が生じてしまうという問題もある。
解式可燃性ガスセンサのいくつかの問題をクリヤしたも
のにガルバニ電池式可燃性ガスセンサがある。しかし従
来のガルバニ電池式可燃性ガスセンサには次に述べる問
題点がある。すなわち、可燃性ガス濃度が非常に低いと
きに、負極の電位が二酸化鉛よりなる正極の電位にほぼ
等しくなるが、この正極の電位が酸素の酸化還元電位よ
りも貴なため、このような状態では負極において酸素が
発生し、白金等の触媒金属とその外側に設けられた高分
子膜間に形成された液膜内に酸素ガスの気孔が生じて正
確な測定ができなくなるということである。また、酸素
発生による電流が両電極間に流れるため、その電流分の
み測定値に誤差が生じてしまうという問題もある。
【０００６】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたものであり、その目的とするところは、銀と
塩化銀とよりなり多孔性を有する正極と、塩素イオンを
０．１ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル
以下含む電解液と、可燃性ガスの電気化学的酸化反応に
有効でありガス極として働く負極とよりなるガルバニ電
池式可燃性ガスセンサとすることにより、従来のように
酸素ガスの影響を受けることのないガルバニ電池式可燃
性ガスセンサを提供することにある。
になされたものであり、その目的とするところは、銀と
塩化銀とよりなり多孔性を有する正極と、塩素イオンを
０．１ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル
以下含む電解液と、可燃性ガスの電気化学的酸化反応に
有効でありガス極として働く負極とよりなるガルバニ電
池式可燃性ガスセンサとすることにより、従来のように
酸素ガスの影響を受けることのないガルバニ電池式可燃
性ガスセンサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、塩素イオン（
Ｃｌ−１）を ０．１ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏ
ｌ／リットル以下含む水溶液中での銀と塩化銀の多孔性
電極の電位が、酸素の酸化還元電位よりも卑でかつ酸素
の還元反応が生じる電位よりも貴であることに着目して
なされたものである。即ち、本発明では、正極と、可燃
性ガスの電気化学的酸化反応に有効でありガス極として
働く負極と、電解液とを有する電気化学式可燃性ガスセ
ンサにおいて、該正極は銀と塩化銀とよりなり多孔性を
有するものであり、該電解液は塩素イオンを ０．１ｍ
ｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル以下含むも
のである、ことを特徴とするガルバニ電池式可燃性ガス
センサを採用した。
Ｃｌ−１）を ０．１ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏ
ｌ／リットル以下含む水溶液中での銀と塩化銀の多孔性
電極の電位が、酸素の酸化還元電位よりも卑でかつ酸素
の還元反応が生じる電位よりも貴であることに着目して
なされたものである。即ち、本発明では、正極と、可燃
性ガスの電気化学的酸化反応に有効でありガス極として
働く負極と、電解液とを有する電気化学式可燃性ガスセ
ンサにおいて、該正極は銀と塩化銀とよりなり多孔性を
有するものであり、該電解液は塩素イオンを ０．１ｍ
ｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル以下含むも
のである、ことを特徴とするガルバニ電池式可燃性ガス
センサを採用した。
【０００８】
【作用】銀と塩化銀とよりなり多孔性を有する正極と、
可燃性ガスの電気化学的酸化反応に有効な白金等の触媒
金属とその外側に位置し可燃性ガスの供給を制限するた
めの有材高分子膜とで構成されるガス極を負極と、塩素
イオン（Ｃｌ−１）を ０．１ｍｏｌ／リットル以
上かつ５ｍｏｌ／リットル以下含むを電解液とを有する
銀／塩化銀−可燃性ガス電池を可燃性ガスの供給律速下
で作動するよう検出抵抗を介して放電させると、正極で
は塩化銀の還元反応が、負極では可燃性ガスの酸化反応
のみが生じる。
可燃性ガスの電気化学的酸化反応に有効な白金等の触媒
金属とその外側に位置し可燃性ガスの供給を制限するた
めの有材高分子膜とで構成されるガス極を負極と、塩素
イオン（Ｃｌ−１）を ０．１ｍｏｌ／リットル以
上かつ５ｍｏｌ／リットル以下含むを電解液とを有する
銀／塩化銀−可燃性ガス電池を可燃性ガスの供給律速下
で作動するよう検出抵抗を介して放電させると、正極で
は塩化銀の還元反応が、負極では可燃性ガスの酸化反応
のみが生じる。
【０００８】可燃性ガスの一例として水素ガス雰囲気で
の各電極の反応式を次に示す。 ここで、負極において可燃性ガスの酸化反応のみが生じ
酸素の発生はもちろん酸素の還元反応も生じないのは、
正極である銀と塩化銀の混合物の電位が塩素イオンを
０．１ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル以
下含む溶液中では酸素の酸化還元電位よりも卑で、酸素
の還元反応の生じる電位よりも貴であることによるもの
である。塩素イオン濃度が上述の範囲を逸脱すると、負
極で酸素の還元反応が生じてしまう。
の各電極の反応式を次に示す。 ここで、負極において可燃性ガスの酸化反応のみが生じ
酸素の発生はもちろん酸素の還元反応も生じないのは、
正極である銀と塩化銀の混合物の電位が塩素イオンを
０．１ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル以
下含む溶液中では酸素の酸化還元電位よりも卑で、酸素
の還元反応の生じる電位よりも貴であることによるもの
である。塩素イオン濃度が上述の範囲を逸脱すると、負
極で酸素の還元反応が生じてしまう。
【０００９】正極である銀と塩化銀との混合電位は次式
により表される。 ＥＡｇ＝ ０．２２２２ − ０
．０５９１ ｌｏｇ（［Ａｇ］［Ｃｌ−１］／［ＡｇＣ
ｌ］）ここで、多孔質な銀と塩化銀とよりなる電極であ
れば、電解液と銀および塩化銀の接触界面が無限に存在
するため銀および塩化銀の活量は、それぞれ１とみなす
ことができる。したがって上式は次式のように表すこと
ができ、この電極はその電圧が電解液中の塩素イオン濃
度のみに依存した、長期的に安定したものとなる。 塩化イオン濃度が低いと銀と塩化銀の混合電極の電位は
より貴となり、酸素の酸化還元電位により近づくが、０
．１ ｍｏｌ／リットル以下だとそれ以上に酸素の還元
過電圧が小さくより負極において酸素の還元反応が生じ
てしまう。また塩素イオン濃度が高くなると、酸素の還
元過電圧は大きくなるものの、５ｍｏｌ／リットル以上
ではそれ以上に銀と塩化銀の混合物の電位が卑となり、
負極で酸素の反応が生じてしまう。
により表される。 ＥＡｇ＝ ０．２２２２ − ０
．０５９１ ｌｏｇ（［Ａｇ］［Ｃｌ−１］／［ＡｇＣ
ｌ］）ここで、多孔質な銀と塩化銀とよりなる電極であ
れば、電解液と銀および塩化銀の接触界面が無限に存在
するため銀および塩化銀の活量は、それぞれ１とみなす
ことができる。したがって上式は次式のように表すこと
ができ、この電極はその電圧が電解液中の塩素イオン濃
度のみに依存した、長期的に安定したものとなる。 塩化イオン濃度が低いと銀と塩化銀の混合電極の電位は
より貴となり、酸素の酸化還元電位により近づくが、０
．１ ｍｏｌ／リットル以下だとそれ以上に酸素の還元
過電圧が小さくより負極において酸素の還元反応が生じ
てしまう。また塩素イオン濃度が高くなると、酸素の還
元過電圧は大きくなるものの、５ｍｏｌ／リットル以上
ではそれ以上に銀と塩化銀の混合物の電位が卑となり、
負極で酸素の反応が生じてしまう。
【００１０】従って、電解液中の塩素イオン濃度は、０
．１ ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル以
下としなければならない。かかるセンサでは上記の反応
しか起こらないため、正極から負極に流れる電流から可
燃性ガスの濃度を正確に知ることができる。ここで電流
の検出は、両電極間に接続された抵抗の両端の電圧から
容易に知ることができる。
．１ ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ／リットル以
下としなければならない。かかるセンサでは上記の反応
しか起こらないため、正極から負極に流れる電流から可
燃性ガスの濃度を正確に知ることができる。ここで電流
の検出は、両電極間に接続された抵抗の両端の電圧から
容易に知ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例に係るガルバニ電池式可燃
姓ガスセンサの断面構造図である。本センサはＡＢＳ樹
脂製の容器本体１とＡｇ板を ０．１ＭＨＣｌ中でアノ
ード分極下 ０．４ｍＡ／ｃｍ２ の電流密度で２時間
電解することで作成した、銀と塩化銀の多孔質な混合物
である正極２、ポーラスカーボンに白金を電着した負極
３、塩化カリウムと水酸化カリウムの混合水溶液からな
る電解液４、さらにアノードの外側に設けられた４フッ
化エチレン−６フッ化エチレンプロピレン共重合体膜か
らなる隔膜５、より構成されており、正極と負極は検出
抵抗６を介して外部で閉じている。
る。図１は本発明の一実施例に係るガルバニ電池式可燃
姓ガスセンサの断面構造図である。本センサはＡＢＳ樹
脂製の容器本体１とＡｇ板を ０．１ＭＨＣｌ中でアノ
ード分極下 ０．４ｍＡ／ｃｍ２ の電流密度で２時間
電解することで作成した、銀と塩化銀の多孔質な混合物
である正極２、ポーラスカーボンに白金を電着した負極
３、塩化カリウムと水酸化カリウムの混合水溶液からな
る電解液４、さらにアノードの外側に設けられた４フッ
化エチレン−６フッ化エチレンプロピレン共重合体膜か
らなる隔膜５、より構成されており、正極と負極は検出
抵抗６を介して外部で閉じている。
【００１２】このガルバニ電池式可燃性ガスセンサを可
燃性ガスである、水素（Ｈ２ ）または一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の濃度が２、６、１０％の空気中に放置して検出抵
抗６の両端で検出される出力電圧を第２図にプロットし
た。図２より、本発明によるガルバニ電池式可燃性ガス
センサは、水素または一酸化炭素の空気中での濃度に対
し優れた直線性があることがわかる。従来のガルバニ電
池式センサでは、可燃性ガスの低濃度流域に於て、負極
で酸素が発生したが、本発明センサでは酸素の発生がな
いため、低濃度でも測定可能である。
燃性ガスである、水素（Ｈ２ ）または一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の濃度が２、６、１０％の空気中に放置して検出抵
抗６の両端で検出される出力電圧を第２図にプロットし
た。図２より、本発明によるガルバニ電池式可燃性ガス
センサは、水素または一酸化炭素の空気中での濃度に対
し優れた直線性があることがわかる。従来のガルバニ電
池式センサでは、可燃性ガスの低濃度流域に於て、負極
で酸素が発生したが、本発明センサでは酸素の発生がな
いため、低濃度でも測定可能である。
【００１３】
【発明の効果】本発明によるガルバニ電池式可燃性ガス
センサは定電位印加装置用いる必要がないうえ、即座に
気中の可燃性ガス濃度を検出することがでるものである
。本センサを使用することにより、取扱いの簡単な可燃
性ガス濃度計や警報器の提供が可能となるので、産業上
に寄与すること非常に大である。
センサは定電位印加装置用いる必要がないうえ、即座に
気中の可燃性ガス濃度を検出することがでるものである
。本センサを使用することにより、取扱いの簡単な可燃
性ガス濃度計や警報器の提供が可能となるので、産業上
に寄与すること非常に大である。
【図１】本発明の一実施例に係るガルバニ電池式ガスセ
ンサの断面概要図である。
ンサの断面概要図である。
【図２】気中の水素または、一酸化炭素濃度とセンサの
出力電圧との関係を示す図である。
出力電圧との関係を示す図である。
１ 容器の本体
２ 正極
３ 負極
４ 電解液
５ 隔膜
６ 検出抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】正極と可燃性ガスの電気化学的酸化反応に
有効でありガス極として働く負極と電解液とを有する電
気化学式可燃性ガスセンサにおいて、該正極は銀と塩化
銀とよりなり、多孔性を有すものであり、該電解液は塩
素イオンを ０．１ｍｏｌ／リットル以上かつ５ｍｏｌ
／リットル以下含むものである、ことを特徴とするガル
バニ電池式可燃性ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410229A JPH07101211B2 (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | ガルバニ電池式可燃性ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410229A JPH07101211B2 (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | ガルバニ電池式可燃性ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04215058A true JPH04215058A (ja) | 1992-08-05 |
| JPH07101211B2 JPH07101211B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=18519421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2410229A Expired - Lifetime JPH07101211B2 (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | ガルバニ電池式可燃性ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101211B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011033589A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Dkk Toa Corp | 隔膜式電気化学センサ |
-
1990
- 1990-12-11 JP JP2410229A patent/JPH07101211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011033589A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Dkk Toa Corp | 隔膜式電気化学センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07101211B2 (ja) | 1995-11-01 |
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