JPH04273051A - Self-reference steam sensor and steam measuring method - Google Patents

Self-reference steam sensor and steam measuring method

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JPH04273051A
JPH04273051A JP3058063A JP5806391A JPH04273051A JP H04273051 A JPH04273051 A JP H04273051A JP 3058063 A JP3058063 A JP 3058063A JP 5806391 A JP5806391 A JP 5806391A JP H04273051 A JPH04273051 A JP H04273051A
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JP
Japan
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water vapor
electrode
steam
solid electrolyte
partial pressure
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Pending
Application number
JP3058063A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Ohashi
照男 大橋
Norihiko Taketsu
典彦 武津
Kunihiro Koide
邦博 小出
Tamotsu Yajima
保 矢嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TYK Corp
Original Assignee
TYK Corp
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Publication date
Application filed by TYK Corp filed Critical TYK Corp
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Publication of JPH04273051A publication Critical patent/JPH04273051A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize a steam measuring method to measure the amount of steam in a stable manner over a long period and obtain a small steam sensor. CONSTITUTION:A steam pump cell is comprised of electrodes 1, 5, and a proton conductivity solid electrolyte 3, and a steam sensor cell is comprised of electrodes 1, 4 and a proton conductivity solid electrolyte 2. If a preset current J is designed to flow in the steam pump cell, steam partial pressure or steam activity is constantly maintained at the boundary between the steam pump cell and the steam sensor cell. In reference to the steam partial pressure or the steam activity, electromotive force generating in the steam sensor cell is measured, thereby to find steam partial pressure in an atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はガス中の水蒸気量を測定
するために使用されるプロトン導電性固体電解質を使用
した自己基準型水蒸気センサ及び水蒸気測定方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-reference water vapor sensor using a proton conductive solid electrolyte and a water vapor measuring method used to measure the amount of water vapor in gas.

【0002】0002

【従来の技術】従来、酸化ストロンチウム及び酸化セリ
ウム等のペロブスカイト型酸化物からなるプロトン導電
性を有する固体電解質をセンサ素子として使用する水蒸
気センサが提案されている(特開昭58−50458号
、特開昭60−263853 号、特開昭61−206
4号、特開昭61−3054 号及び特開昭61−14
566号)。この固体電解質は 400℃以上の温度に
おいてプロトン導電性を有している。従来の水蒸気セン
サは、この固体電解質からなるセンサ素子を一端閉塞型
に形成し、その内表面及び外表面に夫々多孔質の内面電
極(基準電極)及び外面電極(測定電極)を被着して構
成されている。そして、このセンサ素子内にガルバニ起
電力の基準となる基準ガス、即ち所定濃度の水素又は水
蒸気を含有するガスを供給するようになっている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, a water vapor sensor using a solid electrolyte having proton conductivity made of perovskite-type oxides such as strontium oxide and cerium oxide as a sensor element has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 58-50458, Publication No. 60-263853, Japanese Patent Publication No. 61-206
No. 4, JP-A-61-3054 and JP-A-61-14
No. 566). This solid electrolyte has proton conductivity at temperatures above 400°C. Conventional water vapor sensors have a sensor element made of this solid electrolyte with one end closed, and a porous inner electrode (reference electrode) and outer electrode (measurement electrode) coated on the inner and outer surfaces, respectively. It is configured. A reference gas serving as a reference for the galvanic electromotive force, that is, a gas containing hydrogen or water vapor at a predetermined concentration, is supplied into the sensor element.

【0003】このペロブスカイト型プロトン導電性固体
電解質を使用した水蒸気センサを被測定ガス中に挿入す
ると、基準ガスと被測定ガスとの間の水蒸気分圧の差に
より、基準電極と測定電極との間に起電力が発生する。 そして、この起電力を検出することにより、被測定ガス
中の水蒸気分圧を知ることができる。なお、前記基準ガ
スを供給する替りに、基準電極に接触するようにして所
定量の水素又は水蒸気を含有する固体基準物質を配設し
た水蒸気センサもある。
When a water vapor sensor using this perovskite-type proton-conductive solid electrolyte is inserted into a gas to be measured, a difference in water vapor partial pressure between the reference gas and the gas to be measured causes a gap between the reference electrode and the measurement electrode. An electromotive force is generated. By detecting this electromotive force, the partial pressure of water vapor in the gas to be measured can be determined. Note that, instead of supplying the reference gas, there is also a water vapor sensor in which a solid reference material containing a predetermined amount of hydrogen or water vapor is disposed in contact with the reference electrode.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の水蒸気センサには、以下に示す問題点がある。 (1)プロトン以外に電子ホールも導電に寄与するため
、測定電極側から基準電極側へ又は基準電極側から測定
電極側へ水素が電気化学的に漏れ出ることに起因して基
準電極側の水蒸気分圧が変化してしまい、長時間に亘る
安定した動作を得ることができない。
However, the conventional water vapor sensor described above has the following problems. (1) In addition to protons, electron holes also contribute to conduction, so hydrogen leaks electrochemically from the measurement electrode side to the reference electrode side or from the reference electrode side to the measurement electrode side, causing water vapor on the reference electrode side. The partial pressure changes, making it impossible to obtain stable operation over a long period of time.

【0005】(2)上述の如く、基準電極側の水蒸気分
圧が変化するために、測定電極側の水蒸気分圧を正確に
求めることができない。
(2) As mentioned above, since the water vapor partial pressure on the reference electrode side changes, the water vapor partial pressure on the measuring electrode side cannot be determined accurately.

【0006】(3)基準物質としてガスを使用した場合
は、基準ガス用のガスライン等の設備が必要になり、セ
ンサ素子及びこのセンサ素子を含む水蒸気測定装置が大
型になってしまい、取り扱いが煩雑になる。
(3) When a gas is used as a reference substance, equipment such as a gas line for the reference gas is required, and the sensor element and the water vapor measuring device including this sensor element become large and difficult to handle. It becomes complicated.

【0007】(4)基準ガスに替えて固体基準物質を使
用した場合も、電解質から基準電極への水素又は水蒸気
の漏れによる基準値の変化を解消するために大量の基準
物質を使用する必要があり、センサ素子及びこのセンサ
素子を含む水蒸気測定装置が大型になってしまい、取り
扱いが煩雑になる。
(4) Even when a solid reference material is used in place of the reference gas, it is necessary to use a large amount of the reference material in order to eliminate changes in the reference value due to leakage of hydrogen or water vapor from the electrolyte to the reference electrode. However, the sensor element and the water vapor measuring device including the sensor element become large and complicated to handle.

【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、長時間に亘ってガス中の水蒸気量を安定し
て且つ正確に測定することができると共に、小型で取り
扱いが容易である自己基準型水蒸気センサ及び水蒸気測
定方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of these problems, and is capable of stably and accurately measuring the amount of water vapor in gas over a long period of time, and is small and easy to handle. An object of the present invention is to provide a self-reference type water vapor sensor and a water vapor measurement method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る自己基準型
水蒸気センサは、電子導電性を有する第1の電極を中心
として、その両側に夫々第1及び第2のプロトン導電性
固体電解質を介して多孔性物質からなる第2及び第3の
電極を配置し、前記第1の電極、前記第1のプロトン導
電性固体電解質及び前記第2の電極により水蒸気ポンプ
セルが構成され、前記第1の電極、前記第2のプロトン
導電性固体電解質及び前記第3の電極により水蒸気セン
サセルが構成されることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A self-reference water vapor sensor according to the present invention has a first electrode having electronic conductivity as the center, and first and second proton conductive solid electrolytes on both sides thereof. second and third electrodes made of a porous material are arranged, the first electrode, the first proton conductive solid electrolyte, and the second electrode constitute a water vapor pump cell; , a water vapor sensor cell is configured by the second proton conductive solid electrolyte and the third electrode.

【0010】本発明に係る水蒸気測定方法は、第1のプ
ロトン導電性固体電解質を挾んで配置された電子導電性
を有する第1の電極及び多孔性物質からなる第2の電極
の間に所定の電流を流しつつ、第2のプロトン導電性固
体電解質を挾んで配置された前記第1の電極と多孔性物
質からなる第3の電極との間に発生する起電力に基づい
て水蒸気分圧を測定することを特徴とする。
[0010] The water vapor measuring method according to the present invention includes a predetermined electrode between a first electrode having electronic conductivity and a second electrode made of a porous material, which are arranged to sandwich a first proton conductive solid electrolyte. While a current is flowing, the partial pressure of water vapor is measured based on the electromotive force generated between the first electrode and the third electrode made of a porous material, which are arranged to sandwich the second proton-conductive solid electrolyte. It is characterized by

【0011】[0011]

【作用】本発明においては、第1のプロトン導電性固体
電解質並びにこの固体電解質を挾んで配置された第1及
び第2の電極により水蒸気ポンプセルが構成され、第2
のプロトン導電性固体電解質並びにこの固体電解質を挾
んで配置された前記第1の電極及び第3の電極により水
蒸気センサセルが構成される。
[Operation] In the present invention, a water vapor pump cell is constituted by a first proton conductive solid electrolyte and first and second electrodes placed between the solid electrolyte, and a second proton conductive solid electrolyte is provided.
A water vapor sensor cell is constituted by the proton-conductive solid electrolyte and the first and third electrodes arranged to sandwich the solid electrolyte.

【0012】本発明に係る水蒸気センサにおいて、前記
水蒸気ポンプセルに所定の電流が流れるようにすると、
水蒸気ポンプセルと水蒸気センサセルとの境界部におけ
る水蒸気分圧は、前記電流値、固体電解質の厚さ及びプ
ロトンの拡散係数等により決定される一定の値に保持さ
れる。
In the water vapor sensor according to the present invention, when a predetermined current is caused to flow through the water vapor pump cell,
The water vapor partial pressure at the boundary between the water vapor pump cell and the water vapor sensor cell is maintained at a constant value determined by the current value, the thickness of the solid electrolyte, the proton diffusion coefficient, and the like.

【0013】一方、前記水蒸気センサセルにおいては、
前記水蒸気ポンプセルと水蒸気センサセルとの境界部に
おける水蒸気分圧と雰囲気中の水蒸気分圧との差に基づ
いて起電力が発生する。上述の如く、水蒸気ポンプセル
と水蒸気センサセルとの境界部における水蒸気分圧は一
定の値に保持されているため、この起電力の大きさは雰
囲気中の水蒸気分圧に依存する。従って、起電力を測定
することにより、雰囲気中の水蒸気分圧を知ることがで
きる。
On the other hand, in the water vapor sensor cell,
An electromotive force is generated based on the difference between the water vapor partial pressure at the boundary between the water vapor pump cell and the water vapor sensor cell and the water vapor partial pressure in the atmosphere. As described above, since the water vapor partial pressure at the boundary between the water vapor pump cell and the water vapor sensor cell is maintained at a constant value, the magnitude of this electromotive force depends on the water vapor partial pressure in the atmosphere. Therefore, by measuring the electromotive force, the partial pressure of water vapor in the atmosphere can be determined.

【0014】この場合に、水蒸気ポンプセルに流れる電
流を水蒸気センサセルに流れる電流に比して大きく設定
することにより、水蒸気センサセルにおいてプロトン導
電性固体電解質の電子導電性に起因する水素又は水蒸気
の漏れが発生したとしても、この漏れが水蒸気分圧の測
定に与える影響を小さくすることができる。従って、本
発明に係る水蒸気センサにおいては、プロトン導電性固
体電解質の電子導電性に起因する水素又は水蒸気の漏れ
を実質的に無視することができる。また、基準ガス及び
固体基準物質を必要としないため、小型化することがで
きる。
In this case, by setting the current flowing through the water vapor pump cell to be larger than the current flowing through the water vapor sensor cell, hydrogen or water vapor leakage occurs in the water vapor sensor cell due to the electronic conductivity of the proton conductive solid electrolyte. Even if this happens, the influence of this leakage on the measurement of water vapor partial pressure can be reduced. Therefore, in the water vapor sensor according to the present invention, leakage of hydrogen or water vapor caused by the electronic conductivity of the proton conductive solid electrolyte can be substantially ignored. Furthermore, since a reference gas and a solid reference substance are not required, the device can be made smaller.

【0015】なお、第1の電極としては、例えば白金、
銀、パラジウム又は酸化物導電体等の電子導電性を有す
る材料を使用することができる。
[0015] The first electrode may be made of, for example, platinum,
Materials with electronic conductivity such as silver, palladium or oxide conductors can be used.

【0016】本発明に係る水蒸気測定方法においては、
第1のプロトン導電性固体電解質を挾んで配置された第
1の電極と第2の電極との間に所定の電流を流す。そう
すると、前記第1のプロトン導電性固体電解質中をプロ
トンが移動し、前記第1の電極における水蒸気分圧又は
水蒸気活量が一定に保持される。本発明方法においては
、この水蒸気分圧又は水蒸気活量を基準として、第2の
プロトン導電性固体電解質を挾んで配置された前記第1
の電極と第3の電極との間に発生する起電力に基づいて
雰囲気中の水蒸気分圧を測定する。これにより、長時間
に亘って安定して水蒸気分圧を測定することができる。
In the water vapor measuring method according to the present invention,
A predetermined current is passed between a first electrode and a second electrode that are arranged to sandwich the first proton conductive solid electrolyte. Then, protons move in the first proton conductive solid electrolyte, and the water vapor partial pressure or water vapor activity at the first electrode is maintained constant. In the method of the present invention, based on this water vapor partial pressure or water vapor activity, the first
The water vapor partial pressure in the atmosphere is measured based on the electromotive force generated between the electrode and the third electrode. Thereby, water vapor partial pressure can be measured stably over a long period of time.

【0017】[0017]

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0018】図1は本発明の実施例に係る自己基準型水
蒸気センサを示す模式図である。電子導電性の電極1(
第1の電極)の両側には夫々プロトン導電性固体電解質
2,3が配設されている。電極4(第3の電極)は、固
体電解質2を挾み電極1と対向して配設されている。 また、電極5(第2の電極)は、固体電解質3を挾み電
極1と対向して配設されている。電極1,5及び固体電
解質3により水蒸気ポンプセルが構成され、電極1,4
及び固体電解質2により水蒸気センサセルが構成される
。更に、電極1と電極5との間には電源6が介装され、
電極1と電極4との間には電圧計7が介装されるように
なっている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a self-reference type water vapor sensor according to an embodiment of the present invention. Electronically conductive electrode 1 (
Proton conductive solid electrolytes 2 and 3 are disposed on both sides of the first electrode), respectively. Electrode 4 (third electrode) is disposed opposite electrode 1 with solid electrolyte 2 in between. Furthermore, the electrode 5 (second electrode) is disposed opposite to the electrode 1 with the solid electrolyte 3 interposed therebetween. A water vapor pump cell is constituted by electrodes 1 and 5 and solid electrolyte 3, and electrodes 1 and 4
The solid electrolyte 2 constitutes a water vapor sensor cell. Furthermore, a power source 6 is interposed between the electrode 1 and the electrode 5,
A voltmeter 7 is interposed between the electrode 1 and the electrode 4.

【0019】次に、本実施例に係る水蒸気センサの動作
について説明する。
Next, the operation of the water vapor sensor according to this embodiment will be explained.

【0020】電源6により、水蒸気ポンプセルに一定の
電流Jが流れる。これにより、電極1近傍の水蒸気分圧
が雰囲気中の水蒸気分圧と異なった値になる。雰囲気中
の水蒸気分圧をC1 、電極1における水蒸気分圧(即
ち、水蒸気ポンプセルと水蒸気センサセルとの境界部分
における水蒸気分圧)をC2 とすると、電極1と電極
4,5との間にはC1 −C2 で表される水蒸気濃度
勾配が発生する。このとき、水蒸気センサセルの固体電
解質2が電子導電性を示したとしても、電極1,5間に
流れる電流Jを電極1,4間に流れる電流に比して大き
くすることにより、固体電解質2の電子導電性に起因す
る水素又は水蒸気の漏れを実質的に無視することができ
る。
The power supply 6 causes a constant current J to flow through the water vapor pump cell. As a result, the water vapor partial pressure near the electrode 1 becomes a value different from the water vapor partial pressure in the atmosphere. If the water vapor partial pressure in the atmosphere is C1, and the water vapor partial pressure at electrode 1 (that is, the water vapor partial pressure at the boundary between the water vapor pump cell and the water vapor sensor cell) is C2, there is C1 between electrode 1 and electrodes 4 and 5. -C2 A water vapor concentration gradient occurs. At this time, even if the solid electrolyte 2 of the water vapor sensor cell exhibits electronic conductivity, by making the current J flowing between the electrodes 1 and 5 larger than the current flowing between the electrodes 1 and 4, the solid electrolyte 2 Hydrogen or water vapor leakage due to electronic conductivity can be virtually ignored.

【0021】固体電解質2,3中でのプロトンの化学拡
散係数をD、水蒸気ポンプセルの固体電解質3の厚さを
xとすると、電流Jは下記数式1で表すことができる。
When the chemical diffusion coefficient of protons in the solid electrolytes 2 and 3 is D, and the thickness of the solid electrolyte 3 of the water vapor pump cell is x, the current J can be expressed by the following equation 1.

【0022】[0022]

【数1】J=D(∂C/∂x) この数式1を雰囲気中の水蒸気分圧C1 及び電極1に
おける水蒸気分圧C2 を用いて表すと、下記数式2に
示すようになる。
[Equation 1] J=D(∂C/∂x) When this Equation 1 is expressed using the water vapor partial pressure C1 in the atmosphere and the water vapor partial pressure C2 at the electrode 1, it becomes as shown in the following Equation 2.

【0023】[0023]

【数2】J=(C1 −C2 )・D/xこの数式2を
変形すると、水蒸気センサセルの電極1,4近傍の水蒸
気分圧差は下記数式3で示すことができる。
[Equation 2] J=(C1 − C2 )·D/x By transforming Equation 2, the water vapor partial pressure difference near the electrodes 1 and 4 of the water vapor sensor cell can be expressed by Equation 3 below.

【0024】[0024]

【数3】C1 −C2 =(x/D)・J一方、このと
きの水蒸気センサセルの起電力Eは、気体定数をR、絶
対温度をT、ファラデー定数をFとすると、下記数式4
で表される。
[Math. 3] C1 − C2 = (x/D)・J On the other hand, the electromotive force E of the water vapor sensor cell at this time is expressed by the following formula 4, where R is the gas constant, T is the absolute temperature, and F is the Faraday constant.
It is expressed as

【0025】[0025]

【数4】E=(RT/2F)・ln(C1 /C2 )
この数式4から水蒸気センサセルの電極1,4近傍の水
蒸気分圧比は、下記数式5により求めることができる。
[Equation 4] E=(RT/2F)・ln(C1/C2)
From Equation 4, the water vapor partial pressure ratio near the electrodes 1 and 4 of the water vapor sensor cell can be determined from Equation 5 below.

【0026】[0026]

【数5】C1 /C2 =e(2FE/RT)これらの
数式から、雰囲気中の水蒸気分圧C1 は下記数式6の
ように表すことができる。
[Equation 5]C1/C2=e(2FE/RT) From these equations, the water vapor partial pressure C1 in the atmosphere can be expressed as shown in Equation 6 below.

【0027】[0027]

【数6】C1 =x・J/{D・[1−e(−2FE/
RT)]}つまり、本実施例に係る自己基準型水蒸気セ
ンサにおいては、この数式6の関係を利用して、起電力
Eを測定することにより雰囲気中の水蒸気分圧C1 を
求めることができる。
[Math. 6] C1 =x・J/{D・[1-e(-2FE/
RT)]} That is, in the self-reference type water vapor sensor according to this embodiment, the partial pressure C1 of water vapor in the atmosphere can be determined by measuring the electromotive force E using the relationship of Equation 6.

【0028】次に、本実施例に係る自己基準型水蒸気セ
ンサを実際に製造してその特性を調べた結果について説
明する。
Next, the results of actually manufacturing the self-reference type water vapor sensor according to this embodiment and investigating its characteristics will be explained.

【0029】先ず、電極1として、例えばPt、Ni又
は酸化物導電体からなる電子導電性物質を用意した。ま
た、固体電解質2,3として、例えばSrCe0.95
Yb0.05O3−x (但し、xは 0乃至0.5 
)、CaZr0.9 In0.1 O3−x 、BaC
e0.95Y0.05O3−x 又はリン酸ジルコニウ
ム等を密に形成した2枚の板状プロトン導電性固体電解
質を用意した。そして、電極1をこの2枚の固体電解質
2,3で挾んだ状態で、 700乃至1000℃の温度
に加熱することにより、電極1と固体電解質2,3とを
接着した。
First, as the electrode 1, an electronically conductive material made of, for example, Pt, Ni, or an oxide conductor was prepared. Further, as the solid electrolytes 2 and 3, for example, SrCe0.95
Yb0.05O3-x (however, x is 0 to 0.5
), CaZr0.9 In0.1 O3-x, BaC
Two plate-shaped proton conductive solid electrolytes in which e0.95Y0.05O3-x or zirconium phosphate, etc. were densely formed were prepared. Then, the electrode 1 was sandwiched between the two solid electrolytes 2 and 3 and heated to a temperature of 700 to 1000° C. to bond the electrode 1 and the solid electrolytes 2 and 3 together.

【0030】次いで、電極4,5として、固体電解質2
,3の電極1と接触する面に対向する面に夫々多孔質電
極材を 700乃至1000℃の温度で焼き付けた。こ
れにより、本実施例に係る水蒸気センサが完成した。
Next, solid electrolyte 2 is used as electrodes 4 and 5.
, 3, each porous electrode material was baked at a temperature of 700 to 1000° C. on the surface opposite to the surface in contact with the electrode 1. As a result, the water vapor sensor according to this example was completed.

【0031】この水蒸気センサの電極5を電源6の負極
に接続し、電極1を電源6の正極に接続して、電極1,
5及び固体電解質3により構成される水蒸気ポンプセル
に所定の電流Jが流れるようにした。また、電極1と電
極4との間に電圧計7を接続し、電極1,4及び固体電
解質2により構成される水蒸気センサセルにおける起電
力を測定できるようにした。そして、 700℃の温度
下において、この水蒸気センサの起電力と雰囲気中の水
蒸気分圧との関係を求めた。
The electrode 5 of this water vapor sensor is connected to the negative electrode of the power source 6, and the electrode 1 is connected to the positive electrode of the power source 6.
A predetermined current J was made to flow through the water vapor pump cell constituted by the solid electrolyte 5 and the solid electrolyte 3. Further, a voltmeter 7 was connected between the electrodes 1 and 4 so that the electromotive force in the water vapor sensor cell constituted by the electrodes 1 and 4 and the solid electrolyte 2 could be measured. Then, at a temperature of 700°C, the relationship between the electromotive force of this water vapor sensor and the water vapor partial pressure in the atmosphere was determined.

【0032】図2は横軸に雰囲気中の水蒸気分圧をとり
、縦軸に水蒸気センサの起電力をとって、両者の関係を
示すグラフ図である。この図2から明らかなように、本
実施例の水蒸気センサは、水蒸気分圧の変化量に対して
良好な起電力特性を示した。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the water vapor partial pressure in the atmosphere on the horizontal axis and the electromotive force of the water vapor sensor on the vertical axis. As is clear from FIG. 2, the water vapor sensor of this example exhibited good electromotive force characteristics with respect to the amount of change in water vapor partial pressure.

【0033】次に、本実施例の水蒸気センサの時間に対
する特性の変化を調べた。図3は横軸に時間をとり、縦
軸に水蒸気センサの起電力及び雰囲気中の水蒸気分圧を
とって、これらの関係を示すグラフ図である。この図3
から明らかなように、水蒸気分圧とセンサの起電力との
間には長時間に亘って良好な相関関係を得ることができ
た。
Next, changes in the characteristics of the water vapor sensor of this example over time were investigated. FIG. 3 is a graph showing the relationship between time on the horizontal axis and electromotive force of the water vapor sensor and water vapor partial pressure in the atmosphere on the vertical axis. This figure 3
As is clear from the above, a good correlation could be obtained between the water vapor partial pressure and the electromotive force of the sensor over a long period of time.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る自己基
準型水蒸気センサは、第1の電極、第2の電極及びこの
両者の間に介在する第1のプロトン導電性固体電解質に
より水蒸気ポンプセルが構成され、前記第1の電極、第
3の電極及びこの両者の間に介在する第2のプロトン導
電性固体電解質により水蒸気センサセル構成されるから
、基準ガス及び固体基準物質を使用しないで雰囲気中の
水蒸気分圧を測定することができる。このため、本発明
に係る水蒸気センサは、小型化が容易である。
As explained above, in the self-reference type water vapor sensor according to the present invention, the water vapor pump cell is activated by the first electrode, the second electrode, and the first proton conductive solid electrolyte interposed between the two electrodes. Since the water vapor sensor cell is constituted by the first electrode, the third electrode, and the second proton-conductive solid electrolyte interposed between the two, it is possible to detect the atmospheric pressure without using a reference gas or a solid reference substance. Water vapor partial pressure can be measured. Therefore, the water vapor sensor according to the present invention can be easily miniaturized.

【0035】また、本発明に係る水蒸気測定方法は、第
1のプロトン導電性固体電解質を挾んで配置された第1
及び第2の電極間に所定の電流を流しつつ、第2のプロ
トン導電性固体電解質を挾んで配置された第1及び第3
の電極間に発生する起電力に基づいて水蒸気分圧を測定
するから、長時間に亘って安定した動作を得ることがで
きる。
[0035] Furthermore, the water vapor measuring method according to the present invention is characterized in that the first proton-conductive solid electrolyte is disposed between the first
and the first and third electrodes, which are arranged to sandwich the second proton-conductive solid electrolyte while passing a predetermined current between the second electrodes.
Since water vapor partial pressure is measured based on the electromotive force generated between the electrodes, stable operation can be obtained over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例に係る自己基準型水蒸気センサ
を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a self-reference type water vapor sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る自己基準型水蒸気センサ
における水蒸気分圧と起電力との関係を示すグラフ図で
ある。
FIG. 2 is a graph diagram showing the relationship between water vapor partial pressure and electromotive force in a self-referenced water vapor sensor according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に係る自己基準型水蒸気センサ
における時間と起電力及び水蒸気分圧との関係を示すグ
ラフ図である
FIG. 3 is a graph diagram showing the relationship between time, electromotive force, and water vapor partial pressure in a self-referenced water vapor sensor according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,4,5;電極 2,3;固体電解質 1, 4, 5; electrode 2,3; solid electrolyte

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  電子導電性を有する第1の電極を中心
として、その両側に夫々第1及び第2のプロトン導電性
固体電解質を介して多孔性物質からなる第2及び第3の
電極を配置し、前記第1の電極、前記第1のプロトン導
電性固体電解質及び前記第2の電極により水蒸気ポンプ
セルが構成され、前記第1の電極、前記第2のプロトン
導電性固体電解質及び前記第3の電極により水蒸気セン
サセルが構成されることを特徴とする自己基準型水蒸気
センサ。
Claim 1: Centering on a first electrode having electronic conductivity, second and third electrodes made of a porous material are disposed on both sides thereof via first and second proton conductive solid electrolytes, respectively. The first electrode, the first proton conductive solid electrolyte, and the second electrode constitute a water vapor pump cell, and the first electrode, the second proton conductive solid electrolyte, and the third A self-reference type water vapor sensor characterized in that a water vapor sensor cell is constituted by electrodes.
【請求項2】  第1のプロトン導電性固体電解質を挾
んで配置された電子導電性を有する第1の電極及び多孔
性物質からなる第2の電極の間に所定の電流を流しつつ
、第2のプロトン導電性固体電解質を挾んで配置された
前記第1の電極と多孔性物質からなる第3の電極との間
に発生する起電力に基づいて水蒸気分圧を測定すること
を特徴とする水蒸気測定方法。
Claim 2: While passing a predetermined current between a first electrode having electronic conductivity and a second electrode made of a porous material, which are arranged to sandwich the first proton conductive solid electrolyte, The water vapor partial pressure is measured based on the electromotive force generated between the first electrode and the third electrode made of a porous material, which are arranged to sandwich the proton-conductive solid electrolyte. Measuring method.
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