JPH05307017A - Oxygen sensor - Google Patents

Oxygen sensor

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JPH05307017A
JPH05307017A JP4112661A JP11266192A JPH05307017A JP H05307017 A JPH05307017 A JP H05307017A JP 4112661 A JP4112661 A JP 4112661A JP 11266192 A JP11266192 A JP 11266192A JP H05307017 A JPH05307017 A JP H05307017A
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JP
Japan
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electrode
platinum
oxygen sensor
perovskite
oxygen
Prior art date
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Pending
Application number
JP4112661A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Futoshi Ichiyanagi
太 一柳
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.)
Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Publication of JPH05307017A publication Critical patent/JPH05307017A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance the low temp. activeness of an oxygen sensor of zirconia type. CONSTITUTION:Electrodes are formed on the inner and outer surfaces of a zirconia tube 11, and an electromotive force generated in compliance with the oxygen partial pressure ratio on the two surfaces is taken out from electrodes 12, 13. The electrodes 12, 13 are made of a material as a mixture of platinum and a complex oxide of perovskyte type (for example, La0.6Sr0.4CoO3).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は酸素センサに関し、詳し
くは、酸素分圧比に応じた起電力を発生する酸素センサ
の低温活性を向上させる技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor, and more particularly to a technique for improving low-temperature activity of an oxygen sensor that generates an electromotive force according to an oxygen partial pressure ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、酸素イオン伝導性固体電解質を用
いた酸素センサとしては、例えば図6に示すようなセン
サ部構造を有したものがある(特開昭58−20436
5号公報、実開昭59−31054号公報等参照)。図
6において、酸化ジルコニウムZrO2 を主成分とする
酸素イオン伝導性固体電解質から形成される先端が閉塞
されたセラミックチューブ1の内表面及び外表面の各一
部に白金Ptペーストを塗布した後、セラミックチュー
ブ1を焼成することで、起電力取り出し用の白金電極
2,3を形成してある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an oxygen sensor using an oxygen ion conductive solid electrolyte, there is one having a sensor portion structure as shown in FIG. 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 58-20436).
No. 5, Japanese Utility Model Publication No. 59-31054, etc.). In FIG. 6, after applying platinum Pt paste to each part of the inner surface and the outer surface of the ceramic tube 1 having a closed tip formed of an oxygen ion conductive solid electrolyte containing zirconium oxide ZrO 2 as a main component, By firing the ceramic tube 1, platinum electrodes 2 and 3 for extracting electromotive force are formed.

【0003】セラミックチューブ1の外表面には、更に
白金Ptを蒸着して白金触媒層4を形成し、その上から
マグネシウムスピネル等の酸化金属を溶射して、前記白
金触媒層4を保護するための保護層6を形成してある。
かかる構成において、セラミックチューブ1の内側空洞
に基準気体(例えば大気)を導入する一方、セラミック
チューブ1の外側を被検出気体(例えば内燃機関の排
気)と接触させ、内表面に接触する基準気体の酸素分圧
と、外表面に接触する被検出気体の酸素分圧との比に応
じた起電力を、前記電極2,3間に発生させることによ
って、被検出気体の酸素分圧(酸素濃度)を検出するも
のである。
In order to protect the platinum catalyst layer 4 by further depositing platinum Pt on the outer surface of the ceramic tube 1 to form a platinum catalyst layer 4, and spraying a metal oxide such as magnesium spinel on the platinum catalyst layer 4. The protective layer 6 is formed.
In such a configuration, while the reference gas (for example, the atmosphere) is introduced into the inner cavity of the ceramic tube 1, the outside of the ceramic tube 1 is brought into contact with the gas to be detected (for example, the exhaust gas of the internal combustion engine) and The oxygen partial pressure (oxygen concentration) of the gas to be detected is generated by generating an electromotive force according to the ratio of the oxygen partial pressure and the oxygen partial pressure of the gas to be detected in contact with the outer surface between the electrodes 2 and 3. Is to detect.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記電極上
では、電子の移動,酸素分子の吸着,解離,酸素イオン
生成等の酸素センサにおける重要な役割を果たす電気化
学反応が行われ、酸素センサの低温作動化が前記電極性
能に大きく依存することが知られている。即ち、前記酸
素センサの起電力Eは、Rを気体定数、Tを絶対温度、
Fをファラデー定数、Ps,Pgをそれぞれ基準極・測
定極での酸素分圧とすると、 E=(RT/4F)・In(Ps/Pg) として表されることが知られているが、電極が低温時に
不活性状態となることによって上式で求められる理論起
電力よりも実際の起電力が低下し、酸素センサの低温作
動化が不可能となる場合がある。
By the way, on the electrode, an electrochemical reaction that plays an important role in the oxygen sensor such as movement of electrons, adsorption and dissociation of oxygen molecules, and generation of oxygen ions is carried out, and the oxygen sensor of the oxygen sensor is It is known that low temperature activation depends largely on the electrode performance. That is, the electromotive force E of the oxygen sensor is R is a gas constant, T is an absolute temperature,
It is known that when F is the Faraday constant and Ps and Pg are oxygen partial pressures at the reference electrode and the measurement electrode, respectively, E = (RT / 4F) · In (Ps / Pg) When is in a low temperature, the actual electromotive force is lower than the theoretical electromotive force obtained by the above equation, and it may be impossible to operate the oxygen sensor at a low temperature.

【0005】例えば従来から一般的に用いられている白
金電極の場合、図7に示すように、素子温度が略600 ℃
以下になると、前記起電力Eの式から導かれる理論起電
力よりも実際の起電力が低下して、酸素センサを正常に
作動させることができなくなってしまう。このため、従
来では、被検出気体の温度が低い場合にセンサ素子を加
熱するためのヒータを設けることによって、低温作動化
が可能となるようにしている。しかしながら、ヒータを
設けることによって酸素センサのコストアップを招き、
また、ヒータによって消費電力を大きくしてしまうとい
う問題があった。
For example, in the case of a platinum electrode which has been generally used conventionally, as shown in FIG. 7, the element temperature is about 600 ° C.
In the following cases, the actual electromotive force is lower than the theoretical electromotive force derived from the equation of the electromotive force E, and the oxygen sensor cannot be normally operated. Therefore, conventionally, by providing a heater for heating the sensor element when the temperature of the gas to be detected is low, low temperature operation can be performed. However, providing a heater causes an increase in the cost of the oxygen sensor,
Moreover, there is a problem that the power consumption is increased by the heater.

【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、酸素センサにおける電極の低温活性を向上させる
ことによって、ヒータ加熱を用いなくても酸素センサの
低温作動化を図れるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to improve the low temperature activity of electrodes in an oxygen sensor so that the oxygen sensor can be operated at a low temperature without using heater heating. To aim.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そのため本発明では、酸
素イオン伝導性固体電解質からなる基体の内外表面に電
極をそれぞれ形成し、基準気体に接触させた一方表面の
電極と、被検出気体に接触させた他方表面の電極との間
に酸素分圧比に応じた起電力を発生する酸素センサにお
いて、前記電極を貴金属とペロブスカイト系複合酸化物
との混合材料によって形成した。
Therefore, in the present invention, an electrode is formed on each of the inner and outer surfaces of a substrate made of an oxygen ion conductive solid electrolyte, and the electrode on one surface contacted with a reference gas and the gas to be detected are contacted with each other. In the oxygen sensor for generating an electromotive force according to the oxygen partial pressure ratio between the electrode on the other surface and the electrode on the other surface, the electrode was formed of a mixed material of a noble metal and a perovskite complex oxide.

【0008】[0008]

【作用】かかる構成によると、ペロブスカイト系複合酸
化物が低温活性に優れた電極材料であることから、酸素
センサの低温作動化を可能にし得る。また、前記ペロブ
スカイト系複合酸化物と貴金属とを混合して用いること
で、雰囲気変化の激しい環境で使用しても、固体電解質
の電極界面に存在するペロブスカイト系複合酸化物に対
しては、貴金属の触媒作用で平衡化した気体を到達させ
ることが可能となり、ペロブスカイト系複合酸化物が雰
囲気変化によって分解してしまうことを抑止し得る。
With this structure, since the perovskite complex oxide is an electrode material having excellent low-temperature activity, the oxygen sensor can be operated at low temperature. In addition, by using a mixture of the perovskite-based composite oxide and a noble metal, even when used in an environment where the atmosphere changes drastically, the perovskite-based composite oxide present at the electrode interface of the solid electrolyte is It becomes possible to reach a gas that has been equilibrated by the catalytic action, and it is possible to prevent the perovskite-based composite oxide from decomposing due to a change in atmosphere.

【0009】[0009]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。第1実施
例を示す図1において、先端部を閉塞したジルコニアチ
ューブ11(酸素イオン伝導性固体電解質の基体)の内外
表面の各一部に電極12,13がそれぞれ設けられる一方、
外側電極12の外側には白金触媒層14,スピネル保護層15
が積層されて、酸素センサの素子部が形成されている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. In FIG. 1 showing the first embodiment, electrodes 12 and 13 are provided respectively on respective inner and outer surfaces of a zirconia tube 11 (a base body of an oxygen ion conductive solid electrolyte) whose tip is closed,
A platinum catalyst layer 14 and a spinel protective layer 15 are provided outside the outer electrode 12.
Are stacked to form the element part of the oxygen sensor.

【0010】上記酸素センサにおいて、前記ジルコニア
チューブ11の内側空洞に基準気体(例えば大気)を導入
する一方、ジルコニアチューブ11の外側を被検出気体
(例えば内燃機関の排気)と接触させることによって、
内表面に接触する基準気体の酸素分圧と、外表面に接触
する被検出気体の酸素分圧との比に応じた起電力が前記
電極12,13間に発生し、前記起電力によって被検出気体
の酸素分圧(酸素濃度)を検出し得る。
In the above oxygen sensor, a reference gas (for example, the atmosphere) is introduced into the inner cavity of the zirconia tube 11, while the outside of the zirconia tube 11 is brought into contact with a gas to be detected (for example, exhaust gas of an internal combustion engine).
An electromotive force corresponding to the ratio of the oxygen partial pressure of the reference gas that contacts the inner surface to the oxygen partial pressure of the gas to be detected that contacts the outer surface is generated between the electrodes 12 and 13, and is detected by the electromotive force. The oxygen partial pressure (oxygen concentration) of the gas can be detected.

【0011】ここで、前記電極12,13は、以下のように
して設けられる。まず、白金Pt(貴金属)粉とペロブ
スカイト系複合酸化物(例えばLa0.6 Sr0.4 CoO
3 )の有機溶剤とを混合してペーストを生成する。そし
て、前記ペーストを、仮焼されたジルコニアチューブ11
の内表面及び外表面に塗布して外側電極12及び内側電極
13を設ける。次いで、外側電極12の膜上に白金触媒層14
を形成する白金Ptペーストが印刷され、この状態で乾
燥処理される。
Here, the electrodes 12 and 13 are provided as follows. First, platinum Pt (noble metal) powder and perovskite-based composite oxide (for example, La 0.6 Sr 0.4 CoO).
3 ) Mix with the organic solvent to form a paste. The paste is then calcined into a zirconia tube 11
Applied to the inner and outer surfaces of the outer electrode 12 and inner electrode
Provide 13. Then, a platinum catalyst layer 14 is formed on the outer electrode 12 film.
The platinum Pt paste that forms the film is printed and dried in this state.

【0012】乾燥が終了すると、ジルコニアチューブ1
1、電極12,13、白金触媒層14が1400〜1500℃の温度で
同時焼成され、かかる焼成後にAl2 3 −MgOスピ
ネルによる保護層15を最外層に形成することで、図1に
示すような構造の酸素センサを作製した。尚、前記電極
12,13を構成する白金Ptとペロブスカイト系複合酸化
物とは1:1の混合割合(白金Ptに対するペロブスカ
イト系複合酸化物の添加率50%)とした。
When the drying is completed, the zirconia tube 1
1, the electrodes 12, 13 and the platinum catalyst layer 14 are co-fired at a temperature of 1400-1500 ° C., and the protective layer 15 of Al 2 O 3 —MgO spinel is formed as the outermost layer after the firing, as shown in FIG. An oxygen sensor having such a structure was produced. Incidentally, the electrode
Platinum Pt and perovskite-based composite oxide constituting 12 and 13 were mixed at a ratio of 1: 1 (perovskite-based composite oxide addition ratio to platinum Pt: 50%).

【0013】図2に示す第2実施例は、前記図1に示し
た酸素センサにおいて前記白金触媒層14を省略したセン
サ構造を示すものであり、白金Pt粉とペロブスカイト
系複合酸化物(例えばLa0.6 Sr0.4 CoO3 )の有
機溶剤とを混合してペーストを生成し、これを仮焼され
たジルコニアチューブ11に印刷して電極12,13を形成す
る。そして、ジルコニアチューブ11、電極12,13を1400
〜1500℃の温度で同時焼成した後、Al2 3 −MgO
スピネルによる保護層15を形成している。
The second embodiment shown in FIG. 2 shows a sensor structure in which the platinum catalyst layer 14 is omitted in the oxygen sensor shown in FIG. 1, and platinum platinum Pt powder and perovskite complex oxide (for example, La) are used. 0.6 Sr 0.4 CoO 3 ) is mixed with an organic solvent to form a paste, which is printed on a calcined zirconia tube 11 to form electrodes 12 and 13. Then, set the zirconia tube 11, electrodes 12, 13 to 1400
After co-firing at a temperature of ~ 1500 ° C, Al 2 O 3 -MgO
A protective layer 15 made of spinel is formed.

【0014】尚、ここでは、前記電極12,13を構成する
白金Ptとペロブスカイト系複合酸化物とは4:1の混
合割合(白金Ptに対するペロブスカイト系複合酸化物
の添加率20%)としてある。また、図3に示す酸素セン
サ構造においては、前記図2に示した酸素センサ構造に
対してスピネル保護層15の外側に、更に、白金Pt担持
のアルミナ保護層16を積層してある。
Here, the platinum Pt and the perovskite complex oxide forming the electrodes 12 and 13 are mixed at a mixing ratio of 4: 1 (the addition ratio of the perovskite complex oxide to platinum Pt is 20%). Further, in the oxygen sensor structure shown in FIG. 3, an alumina protective layer 16 supporting platinum Pt is further laminated on the outer side of the spinel protective layer 15 with respect to the oxygen sensor structure shown in FIG.

【0015】ところで、前記図1〜図3にそれぞれ示す
酸素センサ構造において、電極12,13の材料として白金
Ptに混合させたペロブスカイト系複合酸化物は、一般
にABO3 として表される複合酸化物であり、図4に示
すように、白金Ptを電極材料として使用した場合に比
べ、低温活性に優れたペロブスカイト系複合酸化物を電
極材として用いれば、比較的低い温度まで理論起電力を
発生させることができる。
By the way, in the oxygen sensor structures shown in FIGS. 1 to 3, the perovskite complex oxide mixed with platinum Pt as the material for the electrodes 12 and 13 is a complex oxide generally represented as ABO 3. As shown in FIG. 4, as compared with the case where platinum Pt is used as an electrode material, when a perovskite-based complex oxide having excellent low-temperature activity is used as an electrode material, theoretical electromotive force can be generated up to a relatively low temperature. You can

【0016】図4は、基準気体の酸素分圧を0.21、被検
出気体の酸素分圧を0.01としたときの酸素センサの起電
力を、電極材として用いた材料毎に示しており、白金P
tの他、ペロブスカイト系複合酸化物としてはLa0.6
Sr0.4 CoO3 、La0.6Sr0.4 Co0.98Ni0.02
3 、La0.6 Sr0.4 Co0.98Fe0.023 の3種類
を例として上げている。
FIG. 4 shows the electromotive force of the oxygen sensor when the oxygen partial pressure of the reference gas is 0.21 and the oxygen partial pressure of the gas to be detected is 0.01 for each material used as the electrode material.
In addition to t, La 0.6 is used as a perovskite-based composite oxide.
Sr 0.4 CoO 3 , La 0.6 Sr 0.4 Co 0.98 Ni 0.02
Three O 3, La 0.6 Sr 0.4 Co 0.98 Fe 0.02 O 3 and is cited as an example.

【0017】この図4において、実線は前述の理論式E
=(RT/4F)・In(Ps/Pg)から求められる
理論起電力を示しており、白金Pt電極を用いた場合に
は、600 ℃付近から下の温度領域で理論起電力に対する
実起電力の低下が生じる。これに対して、ペロブスカイ
ト系複合酸化物を電極材として用いれば、前記理論起電
力を発生し得る下限温度が低下して、La0.6 Sr0.4
CoO3 では300 ℃付近、La0.6 Sr0.4 Co0.98
0.023 では200 ℃付近、La0.6 Sr0.4Co0.98
Fe0.023 では250 ℃付近が、理論起電力が得られる
下限温度となっている。
In FIG. 4, the solid line is the theoretical formula E described above.
= (RT / 4F) · In (Ps / Pg), the theoretical electromotive force is shown. When a platinum Pt electrode is used, the actual electromotive force is about the theoretical electromotive force in the temperature range below 600 ° C. Occurs. On the other hand, when the perovskite-based composite oxide is used as the electrode material, the lower limit temperature at which the theoretical electromotive force can be generated is lowered, resulting in La 0.6 Sr 0.4.
For CoO 3 , near 300 ° C, La 0.6 Sr 0.4 Co 0.98 N
i 0.02 O 3 around 200 ° C., La 0.6 Sr 0.4 Co 0.98
For Fe 0.02 O 3 , the temperature around 250 ° C. is the lower limit temperature at which the theoretical electromotive force can be obtained.

【0018】従って、上記に示したペロブスカイト系複
合酸化物を電極材料として用いれば、白金電極を用いる
酸素センサに比べて低温活性が向上し、ヒータを用いな
いでも低温作動化を図ることが可能となる。しかしなが
ら、酸素センサが、例えば内燃機関の排気中酸素濃度を
測定する場合のように、雰囲気の変化が激しい環境で使
用される場合には、電極材として用いたペロブスカイト
系複合酸化物が、排気中に含まれる未燃成分の到達など
によって分解して電極機能が失われることがあり、ペロ
ブスカイト系複合酸化物を単体で電極材として使用する
ことはできない。
Therefore, when the above-described perovskite complex oxide is used as the electrode material, the low temperature activity is improved as compared with the oxygen sensor using the platinum electrode, and the low temperature operation can be achieved without using the heater. Become. However, when the oxygen sensor is used in an environment where the atmosphere changes drastically, such as when measuring the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine, the perovskite complex oxide used as the electrode material is The electrode function may be lost due to decomposition due to the arrival of unburned components contained in, and the perovskite complex oxide cannot be used alone as an electrode material.

【0019】前記ペロブスカイト系複合酸化物を酸素セ
ンサの電極材料として用いて低温活性効果を得るために
は、固体電解質(ジルコニア)の電極界面にペロブスカ
イト系複合酸化物の電極が存在し、然も、このペロブス
カイト系複合酸化物の電極に到達するガスが充分に平衡
化され、ペロブスカイト系複合酸化物が分解することを
回避できるようにする必要がある。
In order to obtain a low temperature activation effect by using the perovskite-based composite oxide as an electrode material for an oxygen sensor, an electrode of the perovskite-based composite oxide exists at the electrode interface of the solid electrolyte (zirconia), and It is necessary to sufficiently equilibrate the gas reaching the electrode of the perovskite-based composite oxide so as to avoid decomposition of the perovskite-based composite oxide.

【0020】そこで、前述のように電極材料として一般
的な貴金属である白金Ptとペロブスカイト系複合酸化
物との混合材料を電極材として用いたものであり、白金
Ptによる触媒作用によって平衡化されたガスを、ジル
コニアの電極界面に存在するペロブスカイト系複合酸化
物の電極に到達させるようにした。ここで、ペロブスカ
イト系複合酸化物としてLa0.6 Sr0.4 CoO3 を用
いた場合の白金Ptに対する混合割合と、理論起電力を
発生し得る下限温度との関係を、図5に示してある。こ
の図に示すように、ペロブスカイト系複合酸化物の白金
Ptに対する混合割合を0%から増大させていくと、理
論起電力を発生し得る下限温度が低下し、白金のみを成
分とする電極を用いた場合よりも低温時から酸素センサ
を作動させることができる。
Therefore, as described above, a mixed material of platinum Pt, which is a general noble metal as an electrode material, and a perovskite complex oxide is used as an electrode material, and is equilibrated by the catalytic action of platinum Pt. The gas was made to reach the electrode of the perovskite complex oxide existing at the electrode interface of zirconia. Here, FIG. 5 shows the relationship between the mixing ratio with respect to platinum Pt and the lower limit temperature at which theoretical electromotive force can be generated when La 0.6 Sr 0.4 CoO 3 is used as the perovskite complex oxide. As shown in this figure, as the mixing ratio of the perovskite-based composite oxide to platinum Pt is increased from 0%, the lower limit temperature at which theoretical electromotive force can be generated decreases, and the electrode containing only platinum is used. It is possible to operate the oxygen sensor from a lower temperature than when it was used.

【0021】従って、上記図1〜図3に示したような酸
素センサ構造において、電極材として白金とペロブスカ
イト系複合酸化物との混合材料を用いれば、白金電極を
用いる酸素センサに比して低温時から作動させることが
でき、センサ素子活性化用としてのヒータを不要とする
ことも可能となる。ところで、ペロブスカイト系複合酸
化物の白金Ptに対する混合割合が50%を越えると、前
記下限温度の低下割合が鈍り、略350 ℃付近が限界温度
であると想定される。
Therefore, in the oxygen sensor structure as shown in FIGS. 1 to 3, if a mixed material of platinum and perovskite complex oxide is used as the electrode material, the temperature is lower than that of the oxygen sensor using the platinum electrode. It can be operated from time to time, and the heater for activating the sensor element can be eliminated. By the way, when the mixing ratio of the perovskite-based composite oxide to platinum Pt exceeds 50%, the lowering rate of the lower limit temperature becomes slow, and it is assumed that the limit temperature is around 350 ° C.

【0022】従って、白金Ptに対して50%を越える割
合でペロブスカイト系複合酸化物を混合させても、低温
活性の点については目ざましい効果を得ることはなく、
むしろ雰囲気変化によるペロブスカイト系複合酸化物の
分解を回避する目的からも、ペロブスカイト系複合酸化
物の白金Ptに対する混合割合は50%以下に抑えること
が好ましいものと想定される。
Therefore, even if the perovskite-based composite oxide is mixed in a ratio of more than 50% with respect to platinum Pt, no remarkable effect is obtained in terms of low temperature activity.
Rather, for the purpose of avoiding the decomposition of the perovskite-based composite oxide due to a change in atmosphere, it is assumed that the mixing ratio of the perovskite-based composite oxide to platinum Pt is preferably suppressed to 50% or less.

【0023】尚、上記のような白金とペロブスカイト系
複合酸化物との混合材料により形成される電極を備える
酸素センサ構造として、図1又は図2に示したような従
来からある白金電極を用いたセンサ構造をそのまま適用
できる他、図3に示すように、最外層に白金Ptを担持
させた保護層16を設ければ、電極を構成するペロブスカ
イト系複合酸化物に対して平衡化された気体を到達させ
るという効果をより安定的に得ることができる。
A conventional platinum electrode as shown in FIG. 1 or 2 was used as an oxygen sensor structure having an electrode formed of a mixed material of platinum and perovskite complex oxide as described above. In addition to being able to apply the sensor structure as it is, by providing a protective layer 16 supporting platinum Pt on the outermost layer as shown in FIG. 3, a gas equilibrated with respect to the perovskite complex oxide forming the electrode can be obtained. The effect of reaching can be obtained more stably.

【0024】また、ペロブスカイト系複合酸化物と混合
される貴金属としては、上記の白金Ptの他、同じ白金
族に含まれるルテニウムRu,ロジウムRhなどを用い
ても良い。
Further, as the noble metal mixed with the perovskite complex oxide, ruthenium Ru, rhodium Rh and the like contained in the same platinum group may be used in addition to the above platinum Pt.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、酸
素イオン伝導性固体電解質からなる基体の内外表面にそ
れぞれ形成した電極によって、酸素分圧比に応じた起電
力を発生する酸素センサにおいて、前記電極を貴金属と
ペロブスカイト系複合酸化物との混合材料によって形成
したことにより、低温活性が向上し、然も、前記ペロブ
スカイト系複合酸化物の分解を回避でき、安定的に低温
作動化を図ることができるようになるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, in the oxygen sensor for generating an electromotive force according to the oxygen partial pressure ratio by the electrodes formed on the inner and outer surfaces of the substrate made of the oxygen ion conductive solid electrolyte, By forming the electrode with a mixed material of a noble metal and a perovskite-based composite oxide, low-temperature activity is improved, yet decomposition of the perovskite-based composite oxide can be avoided, and stable low-temperature operation can be achieved. The effect is that you will be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】酸素センサ構造の第1実施例を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an oxygen sensor structure.

【図2】酸素センサ構造の第2実施例を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the oxygen sensor structure.

【図3】酸素センサ構造の第3実施例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the oxygen sensor structure.

【図4】ペロブスカイト系複合酸化物を電極材として用
いたときの低温活性の効果を示す線図。
FIG. 4 is a diagram showing the effect of low temperature activation when a perovskite complex oxide is used as an electrode material.

【図5】白金に対するペロブスカイト系複合酸化物の混
合割合と、低温活性効果との相関を示す線図。
FIG. 5 is a diagram showing a correlation between a mixing ratio of a perovskite complex oxide to platinum and a low temperature activation effect.

【図6】従来の酸素センサの構造例を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a structural example of a conventional oxygen sensor.

【図7】従来の白金電極を用いた酸素センサにおける低
温時の起電力低下の様子を示す線図。
FIG. 7 is a diagram showing how an electromotive force is reduced at a low temperature in an oxygen sensor using a conventional platinum electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ジルコニアチューブ 12,13 電極 14 白金触媒層 15 保護層 11 Zirconia tube 12, 13 Electrode 14 Platinum catalyst layer 15 Protective layer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年6月23日[Submission date] June 23, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0012】乾燥が終了すると、ジルコニアチューブ1
1、電極12,13、白金触媒層14が同時焼成され、かかる
焼成後にAl2 3 −MgOスピネルによる保護層15を
最外層に形成することで、図1に示すような構造の酸素
センサを作製した。尚、前記電極12,13を構成する白金
Ptとペロブスカイト系複合酸化物とは1:1の混合割
合(白金Ptに対するペロブスカイト系複合酸化物の添
加率50%)とした。
When the drying is completed, the zirconia tube 1
1, electrodes 12 and 13, the platinum catalyst layer 14 is fired simultaneous, by forming the protective layer 15 by Al 2 O 3 -MgO spinel on the outermost layer after such firing, the oxygen sensor having the structure shown in FIG. 1 Was produced. The platinum Pt and the perovskite complex oxide forming the electrodes 12 and 13 were mixed at a mixing ratio of 1: 1 (the addition ratio of the perovskite complex oxide to platinum Pt was 50%).

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0013】図2に示す第2実施例は、前記図1に示し
た酸素センサにおいて前記白金触媒層14を省略したセン
サ構造を示すものであり、白金Pt粉とペロブスカイト
系複合酸化物(例えばLa0.6 Sr0.4 CoO3 )の有
機溶剤とを混合してペーストを生成し、これを仮焼され
たジルコニアチューブ11に印刷して電極12,13を形成す
る。そして、ジルコニアチューブ11、電極12,13を同
焼成した後、Al2 3 −MgOスピネルによる保護層
15を形成している。
A second embodiment shown in FIG. 2 is shown in FIG.
In the oxygen sensor, the platinum catalyst layer 14 is omitted.
It shows a structure of platinum, Pt powder and perovskite
Based complex oxides (eg La0.6Sr0.4CoO3)
It is mixed with machine solvent to form a paste, which is calcined
Printed on zirconia tube 11 to form electrodes 12 and 13
It Then, the zirconia tube 11, the electrodes 12, 13The sameTime
After firing, Al2O 3-MgO spinel protective layer
Forming fifteen.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸素イオン伝導性固体電解質からなる基体
の内外表面に電極をそれぞれ形成し、基準気体に接触さ
せた一方表面の電極と、被検出気体に接触させた他方表
面の電極との間に酸素分圧比に応じた起電力を発生する
酸素センサにおいて、 前記電極が貴金属とペロブスカイト系複合酸化物との混
合材料によって形成されることを特徴とする酸素セン
サ。
1. An electrode is formed on each of the inner and outer surfaces of a substrate made of an oxygen ion conductive solid electrolyte, and the electrode is on one surface in contact with a reference gas and the electrode on the other surface is in contact with a gas to be detected. In the oxygen sensor that generates an electromotive force according to the oxygen partial pressure ratio, the electrode is formed of a mixed material of a noble metal and a perovskite complex oxide.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008241299A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Figaro Eng Inc BiMeVOx BASED VOCs SENSOR

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