JPH09318591A - Carbon monoxide gas detection element - Google Patents

Carbon monoxide gas detection element

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JPH09318591A
JPH09318591A JP8134869A JP13486996A JPH09318591A JP H09318591 A JPH09318591 A JP H09318591A JP 8134869 A JP8134869 A JP 8134869A JP 13486996 A JP13486996 A JP 13486996A JP H09318591 A JPH09318591 A JP H09318591A
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JP
Japan
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carbon monoxide
gas
electrodes
detection element
monoxide gas
Prior art date
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JP8134869A
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Japanese (ja)
Inventor
Riyoushi Tanda
亮史 反田
Takashi Kono
隆志 河野
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09318591A publication Critical patent/JPH09318591A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high sensitivity carbon monoxide gas detection element exhibiting excellent selective sensitivity to carbon monoxide gas. SOLUTION: The carbon monoxide gas detection element comprises a substrate 1 composed of an oxygen ion conductive solid electrolyte, and a pair of electrodes 2, 3 containing a substituted perovskite type composite oxide formed on the same or different surface of the substrate 1 wherein one of the pair of electrodes is covered with an oxidizing catalyst 4. This arrangement accelerates the oxidizing reaction of carbon monoxide gas and since the electrode is formed of a substituted perovskite type composite oxide having high electron conductivity, the detection element senses carbon monoxide gas with high selectivity while simplifying the structure.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素ガス
(以下、単にCO乃至COガスと称す)に選択的に感応
する一酸化炭素ガス検知素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon monoxide gas sensing element which is selectively sensitive to carbon monoxide gas (hereinafter, simply referred to as CO or CO gas).

【0002】[0002]

【従来の技術】ガス器具などの燃焼器が不完全燃焼を起
こした場合に発生する人体等に有毒なCOガスを検知す
る方法として、COセンサによる直接検知法が従来から
検討されている。例えば、特公昭58−4985号公報
に示されているように、酸素イオン伝導性固体電解質上
に一対の白金(Pt)電極を形成し、それらの電極の一
方はその表面を酸化触媒で覆い、他方はその表面を露出
させている。(ここでは、この検知素子を第1従来例と
する。)このような素子を、ヒータによって300〜4
00℃の作動温度に保持し、可燃性ガスを含む空気中に
置くと、両電極間の電位差に相当する起電力であるセン
サ出力を発生する。
2. Description of the Related Art A direct detection method using a CO sensor has been conventionally studied as a method for detecting CO gas that is toxic to a human body when a combustor such as a gas appliance causes incomplete combustion. For example, as shown in JP-B-58-4985, a pair of platinum (Pt) electrodes are formed on an oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes has its surface covered with an oxidation catalyst. The other exposes its surface. (Here, this detection element is referred to as a first conventional example.) Such an element is used for 300 to 4 by a heater.
When kept at an operating temperature of 00 ° C. and placed in air containing a flammable gas, a sensor output, which is an electromotive force corresponding to the potential difference between both electrodes, is generated.

【0003】また、このようなCOセンサに優れたCO
ガス選択性を持たせるために、特開昭58−99747
号公報及び同59−37456号公報には、固体電解質
と酸化能力の異なる2種の触媒で覆われた一対のPt電
極とからなる検知素子が提案されている。(これを第2
従来例とする。) 従来提案されているこれらの検知素子を、室内または燃
焼機器等に取り付けることで、毒性の高いCOガスを検
知するという使い方が考えられる。
Further, a CO excellent in such a CO sensor is used.
In order to have gas selectivity, JP-A-58-99747
JP-A-59-37456 and JP-A-59-37456 propose a sensing element including a solid electrolyte and a pair of Pt electrodes covered with two kinds of catalysts having different oxidizing abilities. (This is the second
This is a conventional example. ) A method of detecting highly toxic CO gas by attaching these conventionally proposed detection elements to a room or a combustion device can be considered.

【0004】一方、本発明の発明者は、ペロブスカイト
型複合酸化物(ABO3 :ただし、AはLa,Ce,P
r,Nd等の希土類元素、またBはV,Cr,Mn,F
e,Co,Ni,Cu等の遷移金属元素)を電極材料と
したCOガスに対して高い選択性を持つCOガスセンサ
を既に開発している(特願平7−048230号の明細
書参照)。
On the other hand, the inventor of the present invention has found that a perovskite type complex oxide (ABO 3 : where A is La, Ce, P
Rare earth elements such as r and Nd, and B is V, Cr, Mn and F
A CO gas sensor having a high selectivity for CO gas, which uses e, Co, Ni, Cu or other transition metal elements) as an electrode material, has already been developed (see Japanese Patent Application No. 7-048230).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】第1従来例として特公
昭58−4985号公報に開示されている検知素子は、
COガス選択性が劣り、すなわち、水素ガスやメタンガ
ス等の他の可燃性ガスにも感応してしまい、誤った検知
を行う危険性を有している。
As a first conventional example, the detecting element disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-4985 is as follows.
The CO gas selectivity is poor, that is, it is sensitive to other combustible gases such as hydrogen gas and methane gas, and there is a risk of erroneous detection.

【0006】一方、第2従来例として特開昭58−99
747号公報及び同59−37456号公報に開示の検
知素子は、COガスに対する選択性を高めるために、酸
化能力の異なる2種の触媒を要し、その結果、構造的に
複雑になる。また、電極上に被着された両触媒の材質が
異なるため、両触媒の経時変化が異なり、そのため素子
特性の経時変化が大きいという不具合がある。また、特
殊な触媒を使用しているために、素子の作動温度を30
0℃程度の比較的低温にしなければならない。その結
果、イットリア安定ジルコニア(以下、単にYSZと称
す)内における酸素イオン伝導性が低下するため、応答
時間(立ち上がり)が遅いばかりか、検知特性の劣化が
早い。何故ならば、触媒に反応して触媒表面に吸着した
炭酸ガス(CO2 )や水分(H2 O)が低温のために触
媒表面から放出され難くなるからである。
On the other hand, as a second conventional example, JP-A-58-99
The sensing elements disclosed in Japanese Patent Publication No. 747 and Japanese Patent Publication No. 59-37456 require two kinds of catalysts having different oxidizing capacities in order to enhance the selectivity for CO gas, and as a result, they are structurally complicated. In addition, since the materials of the two catalysts deposited on the electrodes are different, the changes over time of both catalysts are different, which causes a problem that the change over time of the element characteristics is large. In addition, the operating temperature of the device is 30 because the special catalyst is used.
The temperature must be relatively low, about 0 ° C. As a result, oxygen ion conductivity in yttria-stabilized zirconia (hereinafter, simply referred to as YSZ) is lowered, so that not only the response time (rise) is slow, but also the detection characteristics are rapidly deteriorated. This is because carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) that have reacted with the catalyst and adsorbed on the surface of the catalyst are less likely to be released from the surface of the catalyst due to the low temperature.

【0007】また、当該技術分野においては、特願平7
−048230号の明細書に開示されているペロブスカ
イト型複合酸化物を電極とするCOガスセンサよりも更
に優れたCOガス選択性を有する検知素子の開発が望ま
れている。
Further, in the technical field, Japanese Patent Application No.
It is desired to develop a detection element having a CO gas selectivity which is further superior to that of the CO gas sensor using the perovskite complex oxide disclosed in the specification of No. 048230 as an electrode.

【0008】そこで、本発明は従来技術ならびに最近の
技術における上記問題点を解決するために為されたもの
で、その目的とするところは、より優れたCOガス選択
性を有し、COガスに著しく高感度で感応し得る、簡易
構造型のCOガス検知素子を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art and the recent technology, and the purpose thereof is to have more excellent CO gas selectivity and to reduce CO gas. An object is to provide a CO gas detection element of simple structure, which can be sensitive with extremely high sensitivity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の基本的態様によれば、酸素イオン伝導性固
体電解質から成る基板の表面上に、置換型ペロブスカイ
ト型複合酸化物(A’1-x A”x BO3 :ただし、A’
は希土類元素であり、A”はアルカリ土類金属元素であ
り、Bは遷移金属元素である。)を含む一対の電極を形
成し、該一対の電極の一方を酸化触媒で覆ったことを特
徴とするCOガス検知素子が提供される。
In order to achieve the above object, according to a basic aspect of the present invention, a substitutional perovskite complex oxide (A) is formed on the surface of a substrate composed of an oxygen ion conductive solid electrolyte. ' 1-x A " x BO 3 : However, A'
Is a rare earth element, A ″ is an alkaline earth metal element, and B is a transition metal element.), And a pair of electrodes is formed, and one of the electrodes is covered with an oxidation catalyst. A CO gas sensing element is provided.

【0010】本発明の別の態様によれば、上記基本的態
様における一対の電極が前記基板の同一面に形成された
ことを特徴とするCOガス検知素子が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a CO gas detecting element characterized in that the pair of electrodes in the above-mentioned basic aspect are formed on the same surface of the substrate.

【0011】本発明の更に別の態様によれば、上記基本
的態様における一対の電極が前記基板の異なる面にそれ
ぞれ形成されたことを特徴とするCOガス検知素子が提
供される。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a CO gas detection element characterized in that the pair of electrodes in the above-mentioned basic aspect are formed on different surfaces of the substrate, respectively.

【0012】上記基本的態様における酸素イオン伝導性
固体電解質は、CaO,MgOまたはM23 (Mは
Y、La等の希土類元素)で安定化されたZrO2 、C
aOまたはM23 (MはGd、La等の希土類元素)
とCeO2 との混合物、ThO2 及びM23 (Mは
Y、La等の希土類元素)の混合物、Y23 ,Gd2
3 ,Nb25 ,WO3 ,SrO,BaOまたはLa
23 とBi23 との混合物からなるグループの中か
ら選ばれる1つである。
The oxygen ion conductive solid electrolyte in the above-mentioned basic embodiment is ZrO 2 , C stabilized with CaO, MgO or M 2 O 3 (M is a rare earth element such as Y or La).
aO or M 2 O 3 (M is a rare earth element such as Gd or La)
And CeO 2 , a mixture of ThO 2 and M 2 O 3 (M is a rare earth element such as Y or La), Y 2 O 3 , Gd 2
O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 , SrO, BaO or La
It is one selected from the group consisting of a mixture of 2 O 3 and Bi 2 O 3 .

【0013】また、上記基本的態様における置換型ペロ
ブスカイト型複合酸化物が、ペロブスカイト型複合酸化
物(ABO3 )のAとしてLa,Ce,Pr,Nd等の
希土類元素が用いられ、BとしてV,Cr,Mn,F
e,Co,Ni,Cu等の遷移金属元素が用いられ、前
記Aの一部がCa,Sr,Ba等のアルカリ土類金属元
素により置換された複合酸化物であり、アルカリ土類金
属元素による置換量は50mol%未満である。
Further, the substitutional perovskite type composite oxide in the above-mentioned basic embodiment is such that a rare earth element such as La, Ce, Pr, Nd is used as A of the perovskite type composite oxide (ABO 3 ), and V is V, Cr, Mn, F
A complex oxide in which a transition metal element such as e, Co, Ni, or Cu is used, and a part of the A is substituted with an alkaline earth metal element such as Ca, Sr, or Ba, and the alkaline earth metal element is used. The substitution amount is less than 50 mol%.

【0014】更に、上記基本的態様における酸化触媒
は、Mg,Ca,V,Cr,Mn,Fe,Co,Niま
たはCuの酸化物,Ru,Rh,Pt,Pdから成るグ
ループの中から選ばれる単独あるいは2以上の組み合わ
せからなり、また触媒用担体がAl23 ,SiO2
TiO2 ,MgO,SnO2 ,ZrO2 ,La23
CeO2 からなるグループの中から選ばれる単独あるい
は2以上の組み合わせから成る。
Further, the oxidation catalyst in the above-mentioned basic embodiment is selected from the group consisting of Mg, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni or Cu oxide, Ru, Rh, Pt and Pd. A single or a combination of two or more, and the catalyst carrier is Al 2 O 3 , SiO 2 ,
TiO 2 , MgO, SnO 2 , ZrO 2 , La 2 O 3 ,
It consists of one or a combination of two or more selected from the group consisting of CeO 2 .

【0015】[0015]

【作用】本発明の一酸化炭素ガス検知素子においては、
大気中に存在する可燃性ガスのうちで水素ガスと特に反
応し易い白金製の一対の電極に代えて、COガスに酸化
反応を起こさせ易く、しかも高い電子伝導性を有する置
換型ペロブスカイト型複合酸化物製の一対の電極が用い
られている。このことから、よりCO感度が高く、より
優れたCOガス選択性を有するCOガス検知素子が提供
され得る。
In the carbon monoxide gas detecting element of the present invention,
Of the combustible gases present in the atmosphere, instead of a pair of electrodes made of platinum, which are particularly easy to react with hydrogen gas, a substitutional perovskite-type composite that easily causes an oxidation reaction in CO gas and has high electron conductivity A pair of electrodes made of oxide is used. From this, a CO gas detection element having higher CO sensitivity and more excellent CO gas selectivity can be provided.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付の図面に示し
た1つの実施の形態に関連して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings.

【0017】図1に、本発明によって製造されたCOガ
ス検知素子を用いたCOガスセンサが上面図(図1の
(a))及び断面図(図1の(b))で示される。
FIG. 1 shows a CO gas sensor using a CO gas detecting element manufactured according to the present invention in a top view ((a) of FIG. 1) and a cross-sectional view ((b) of FIG. 1).

【0018】このCOガスセンサは、酸素イオン伝導性
固体電解質であるイットリア(Y23 )安定化ジルコ
ニア(ZrO2 )からなる基板1の上面に置換型ペロブ
スカイト型複合酸化物(A’1-x A”x BO3 、ただし
A’は希土類元素であり、A”はアルカリ土類金属元素
であり、Bは遷移金属元素である。)から成る一対の電
極2及び3が所定間隔を置いて形成され、更に、一方の
電極2を覆うように白金(Pt)と酸化アルミニウム
(Al23 )とからなる可燃性ガス酸化触媒層4が形
成されている。一対の電極2及び3からはセンサ出力取
り出し用の共に白金(Pt)製のリード部5a及び6a
及びリード線5b及び6bがそれぞれ引き出されてお
り、図3に図示の測定装置に接続されている。
This CO gas sensor has a substitutional perovskite complex oxide (A ' 1-x ) on the upper surface of a substrate 1 made of yttria (Y 2 O 3 ) stabilized zirconia (ZrO 2 ) which is an oxygen ion conductive solid electrolyte. A " x BO 3 , where A'is a rare earth element, A" is an alkaline earth metal element, and B is a transition metal element.) A pair of electrodes 2 and 3 are formed at predetermined intervals. Further, a combustible gas oxidation catalyst layer 4 made of platinum (Pt) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is formed so as to cover one electrode 2. Lead parts 5a and 6a both made of platinum (Pt) for extracting the sensor output from the pair of electrodes 2 and 3
And lead wires 5b and 6b are respectively drawn out and connected to the measuring device shown in FIG.

【0019】[0019]

【実施例】次に、上記実施の形態のCOガス検知素子
を、その製造工程を交えて、もう少し詳しく説明する。
EXAMPLES Next, the CO gas detection element of the above-mentioned embodiment will be described in a little more detail with its manufacturing process taken into consideration.

【0020】8mol%のY23 で安定化したZrO
2 (以下、単にYSZと称する)から成る酸素イオン伝
導体としての基板1の同一面上に、まずセンサ出力取り
出し用のリード部5a及び6aをPtペーストを印刷す
ることによって形成し、1350℃で焼成した。次に、
一対のPt印刷リード部5a及び6aからセンサ出力取
り出し用のPtリード線5b及び6bをPtペーストで
固定して取り出し、1450℃で焼成した。続いて、置
換型ペロブスカイト型複合酸化物(A’1-x A”x BO
3 、ただし、本発明の実施例としてA’にはLaを、
A”にはSrを、BにはMnを用いた。)をペースト状
にしたものを基板1上に印刷することによって、一対の
電極2及び3を形成し、1100℃で焼成した。このと
き、各電極のサイズを2mm角、両電極間の間隔は0.
5mmとした。
ZrO stabilized with 8 mol% Y 2 O 3
On the same surface of the substrate 1 as an oxygen ion conductor made of 2 (hereinafter simply referred to as YSZ), lead portions 5a and 6a for extracting sensor output are first formed by printing Pt paste, and at 1350 ° C. Baked. next,
The Pt lead wires 5b and 6b for taking out the sensor output were fixed and taken out from the pair of Pt print lead portions 5a and 6a with Pt paste, and baked at 1450 ° C. Subsequently, a substitutional perovskite type composite oxide (A ′ 1-x A ″ x BO
3 , provided that La is added to A'as an example of the present invention.
Sr was used for A ″ and Mn was used for B.) A paste-like material was printed on the substrate 1 to form a pair of electrodes 2 and 3 and baked at 1100 ° C. , The size of each electrode is 2 mm square, and the distance between both electrodes is 0.
5 mm.

【0021】その後、可燃性ガスを酸化するための触媒
層4として、白金(Pt)が1.5重量%の割合で担持
されたアルミナ粉末を有機溶媒、バインダー、界面活性
剤と共に混合したペーストが調製され、このペーストを
一方の電極2を覆うように約50μmの厚さで印刷し、
900℃の温度で焼成した。
Thereafter, as the catalyst layer 4 for oxidizing the combustible gas, a paste prepared by mixing alumina powder carrying platinum (Pt) at a ratio of 1.5 wt% with an organic solvent, a binder and a surfactant is used. Prepared and printing this paste with a thickness of about 50 μm to cover one electrode 2,
It was fired at a temperature of 900 ° C.

【0022】以上から良く理解され得るように、本発明
のCOガス検知素子は極めてシンプルな構造を有してい
る。
As can be understood from the above, the CO gas detection element of the present invention has an extremely simple structure.

【0023】図2は、本発明の実施例で得られたCOガ
ス検知素子のサンプルを用いたCOガス検知の測定結果
をそれぞれ示すグラフである。図2において、(a)は
測定温度(検知素子の作動温度)が400℃の場合の結
果を示し、また(b)は測定温度が500℃の場合の結
果を示している。なお、測定結果は、各々のSr置換量
に対する、ともに500ppmのCO及びH2 に関する
センサ出力(起電力:mV)を互いに対比させる形で示
されている。
FIG. 2 is a graph showing the measurement results of CO gas detection using the samples of the CO gas detection element obtained in the example of the present invention. In FIG. 2, (a) shows the result when the measurement temperature (operating temperature of the sensing element) was 400 ° C., and (b) shows the result when the measurement temperature was 500 ° C. The measurement results are shown in a form in which the sensor outputs (electromotive force: mV) of CO and H 2 of 500 ppm for each Sr substitution amount are compared with each other.

【0024】図2の(a)及び(b)にそれぞれ示され
たグラフから明らかなように、実施例のCOガス検知素
子を用いたことにより、COとH2 とに対するそれぞれ
のセンサ出力の比(CO/H2 )は、測定温度400℃
の場合で20〜25、測定温度500℃の場合で4〜1
6であり、測定温度400℃及び500℃のいずれにお
いてもCOガスを著しく選択的に検知することができ
た。更に、Laの一部をSrで置換することにより、C
Oガス検知感度を増大させることができ、Sr置換量が
30mol%のとき、COガス検知感度は最大値を示し
た。
As is apparent from the graphs shown in FIGS. 2A and 2B, the ratio of the respective sensor outputs to CO and H 2 is obtained by using the CO gas detecting element of the embodiment. (CO / H 2 ) is the measurement temperature 400 ℃
20-25 in the case of, and 4-1 in the case of the measurement temperature of 500 ° C
6, the CO gas could be remarkably and selectively detected at both the measurement temperatures of 400 ° C and 500 ° C. Furthermore, by substituting a part of La with Sr, C
The O gas detection sensitivity can be increased, and the CO gas detection sensitivity showed the maximum value when the Sr substitution amount was 30 mol%.

【0025】以上の結果から良く理解され得るように、
本発明の実施例はいずれもCOガスに対する感応に関し
て優れた選択性を示した。
As can be understood from the above results,
All the examples of the present invention showed excellent selectivity with respect to the sensitivity to CO gas.

【0026】図3は、図2に示す結果を得たCOガス及
び他の可燃性ガスの検知に用いられた測定装置のブロッ
ク図であり、被検ガスが導入される電気炉11の炉室1
2内の適所に本発明のCOガス検知素子10が置かれて
いる。このCOガス検知素子10の電極2及び3からそ
れぞれ引き出されたリード線5b及び6bにはセンサ出
力測定器としての電圧計13が接続されている。
FIG. 3 is a block diagram of the measuring apparatus used for detecting the CO gas and other combustible gases, which has obtained the results shown in FIG. 2, and is the furnace chamber of the electric furnace 11 into which the test gas is introduced. 1
The CO gas detection element 10 of the present invention is placed at a proper position within the area 2. A voltmeter 13 as a sensor output measuring device is connected to the lead wires 5b and 6b drawn from the electrodes 2 and 3 of the CO gas detecting element 10, respectively.

【0027】また、炉室12からのガス排気管路には、
炉室12に導入される被検ガス中のCOガス濃度を検知
するためのCOガス濃度分析計14として赤外線吸収式
ポータブルガステスタが、またH2 ガス濃度を検知する
ためのH2 ガス濃度分析計15としてガスクロマトグラ
フィが共に接続されている。
Further, in the gas exhaust pipe line from the furnace chamber 12,
Infrared absorption Portable gas tester as CO gas concentration analyzer 14 for detecting the CO gas concentration in the test gas introduced into the furnace chamber 12, also H 2 gas concentration analysis for detecting the H 2 gas concentration A gas chromatography is connected as a total of 15.

【0028】電圧計13及びCOガス濃度分析計14並
びにH2 ガス濃度分析計15における測定値はパーソナ
ルコンピュータ等の記録装置16に入力される。
The measured values of the voltmeter 13, the CO gas concentration analyzer 14 and the H 2 gas concentration analyzer 15 are input to a recording device 16 such as a personal computer.

【0029】一方、炉室12内に導入されるガス(1%
CO/N2 ,1%H2 /N2 ,O2,N2 )は、それぞ
れのガスボンベ17a〜17dから被検ガス混合器20
に供給され、そこで混合された後、そこから炉室12内
へ導かれる。
On the other hand, the gas introduced into the furnace chamber 12 (1%
CO / N 2 , 1% H 2 / N 2 , O 2 , N 2 ) is supplied from each gas cylinder 17a to 17d to the test gas mixer 20.
To the furnace chamber 12 after being mixed there and mixed there.

【0030】そして、検知測定が済んで炉室12から排
出されたガスは、有毒ガス処理装置21を介して大気中
へ放出される。
The gas discharged from the furnace chamber 12 after the detection and measurement is discharged to the atmosphere via the poisonous gas treatment device 21.

【0031】また、ガスボンベ17a〜17dからの各
ガスは、流量制御ユニット19によって流量が制御され
るマスフローコントローラ18をそれぞれ介して被検ガ
ス混合器20に供給されるようになっている。
Each gas from the gas cylinders 17a to 17d is supplied to the test gas mixer 20 via the mass flow controller 18 whose flow rate is controlled by the flow rate control unit 19.

【0032】なお、前述の実施例では、基板1の同一面
に一対の電極2及び3が形成されたが、一対の電極が基
板1の異なる面にそれぞれ形成され一酸化炭素ガス検知
素子においても同等の効果を発揮する。
Although a pair of electrodes 2 and 3 are formed on the same surface of the substrate 1 in the above-described embodiment, a pair of electrodes are formed on different surfaces of the substrate 1, respectively, and a carbon monoxide gas sensing element is also formed. Exhibits the same effect.

【0033】更に、上記実施例では、検知素子の酸素イ
オン伝導性固体電解質としてY23 で安定化したZr
2 を、電極にLa1-x Srx MnO3 を、そして酸化
触媒としてAl23 を担体とするPtをそれぞれ用い
たが、本発明は次に列記するような物質を使用しても実
施例と同等のCOガス検知素子を製造することができ
る。 1.酸素イオン伝導性固体電解質として、(1)Ca
O,MgOまたはM23 (MはY、La等の希土類元
素)で安定化されたZrO2 、(2)CaOまたはM2
3 (MはGd、La等の希土類元素)とCeO2 との
混合物、(3)ThO2 とM23 (MはY、La等の
希土類元素)との混合物、(4)Y23 ,Gd2
3 ,Nb25 ,WO3 ,SrO,BaOまたはLa2
3 とBi23 との混合物。 2.電極として、置換型ペロブスカイト型複合酸化物
(A’1-x A”x BO3 )であって、A’として希土類
元素であるCe,Pr,Nd、またA”としてアルカリ
土類金属元素であるCa,Ba、そしてBとして遷移金
属元素であるV,Cr,Fe,Co,Cuの中からそれ
ぞれ選ばれる1つで構成される複合酸化物。 3.酸化触媒として、Mg,Ca,V,Cr,Mn,F
e,Co,NiまたはCuの酸化物,Ru,Rh,P
t,Pdから成るグループの中から選ばれる単独あるい
は2以上の組み合わせからなる触媒物質と、Al2
3 ,SiO2 ,TiO2 ,MgO,SnO2 ,ZrO
2 ,La23 ,CeO2 からなるグループの中から選
ばれる単独あるいは2以上の組み合わせからなる触媒用
担体とで構成されるもの。
Further, in the above embodiment, Zr stabilized with Y 2 O 3 is used as the oxygen ion conductive solid electrolyte of the sensing element.
O 2 was used, La 1-x Sr x MnO 3 was used for the electrode, and Pt with Al 2 O 3 as a carrier was used as the oxidation catalyst. However, the present invention can also use the materials listed below. A CO gas detection element equivalent to that in the example can be manufactured. 1. As an oxygen ion conductive solid electrolyte, (1) Ca
ZrO 2 , (2) CaO or M 2 stabilized with O, MgO or M 2 O 3 (M is a rare earth element such as Y or La)
A mixture of O 3 (M is a rare earth element such as Gd and La) and CeO 2 , (3) A mixture of ThO 2 and M 2 O 3 (M is a rare earth element such as Y and La), (4) Y 2 O 3 , Gd 2 O
3 , Nb 2 O 5 , WO 3 , SrO, BaO or La 2
A mixture of O 3 and Bi 2 O 3 . 2. The electrode is a substitutional perovskite complex oxide (A ′ 1-x A ″ x BO 3 ), where A ′ is a rare earth element Ce, Pr, Nd, and A ″ is an alkaline earth metal element. A complex oxide composed of Ca, Ba, and one selected from V, Cr, Fe, Co, and Cu, which are transition metal elements as B. 3. As an oxidation catalyst, Mg, Ca, V, Cr, Mn, F
e, Co, Ni or Cu oxide, Ru, Rh, P
Al 2 O and a catalyst substance selected from the group consisting of t and Pd, which is used alone or in combination of two or more.
3 , SiO 2 , TiO 2 , MgO, SnO 2 , ZrO
A catalyst carrier composed of one or a combination of two or more selected from the group consisting of 2 , La 2 O 3 and CeO 2 .

【0034】以上の説明は単に本発明の好適な実施例の
例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはな
い。本発明に関する更に多くの変形例や改造例が本発明
の範囲を逸脱することなく当該技術の熟達者にとってみ
れば容易に思い当たるであろう。
The above description is merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention and the scope of the present invention is not limited thereto. Many more modifications and adaptations of the present invention will readily occur to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の一酸化炭素ガス検知素子によれ
ば、COガスに酸化反応を起こさせ易く、かつ高い電子
伝導性を有する置換型ペロブスカイト型複合酸化物によ
って電極が形成されているので、従来の素子に比べて雰
囲気中のCOガスに対する感度が著しく高く、COガス
をより選択的に検知し得る。
According to the carbon monoxide gas detecting element of the present invention, the electrode is formed of the substitutional perovskite type complex oxide which easily causes an oxidation reaction in CO gas and has a high electron conductivity. The sensitivity to CO gas in the atmosphere is significantly higher than that of the conventional element, and CO gas can be detected more selectively.

【0036】また、電極及び触媒にはそれぞれ少なくと
も1種の材料を用いれば、その性能を十分に発揮するこ
とができ、構造の簡易化を達成することができる。
If at least one material is used for each of the electrode and the catalyst, the performance can be sufficiently exhibited and the structure can be simplified.

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

【図1】(a)本発明の一実施例を用いた一酸化炭素ガ
ス検知器を示す概略上面図、(b)はそのB−B断面図
である。
FIG. 1 (a) is a schematic top view showing a carbon monoxide gas detector using an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a BB sectional view thereof.

【図2】本発明の実施例を用いたCOガス検知の結果を
2 ガス検知の結果と比較して示すグラフであり、
(a)は測定温度を400℃とした場合の結果を、また
(b)は測定温度を500℃とした場合の結果をそれぞ
れ示す。
FIG. 2 is a graph showing a result of CO gas detection using an example of the present invention in comparison with a result of H 2 gas detection,
(A) shows the result when the measurement temperature was 400 ° C, and (b) shows the result when the measurement temperature was 500 ° C.

【図3】本発明におけるガス検知に用いた測定装置のブ
ロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a measuring device used for gas detection in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 YSZ基板 2 電極 3 電極 4 触媒層 5a リード部 6a リード部 5b リード線 6b リード線 10 COガス検知素子 11 電気炉 12 炉室 13 電圧計 14 CO濃度分析計 15 H2 濃度分析計 16 記録装置 17a ガスボンベ 17b ガスボンベ 17c ガスボンベ 17d ガスボンベ 18 マスフローコントローラ 19 流量制御ユニット 20 被検ガス混合器 21 有毒ガス処理装置1 YSZ substrate 2 electrode 3 electrode 4 catalyst layer 5a lead part 6a lead part 5b lead wire 6b lead wire 10 CO gas detection element 11 electric furnace 12 furnace chamber 13 voltmeter 14 CO concentration analyzer 15 H 2 concentration analyzer 16 recording device 17a Gas cylinder 17b Gas cylinder 17c Gas cylinder 17d Gas cylinder 18 Mass flow controller 19 Flow control unit 20 Test gas mixer 21 Poisonous gas treatment device

Claims (7)

【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
板の表面上に、置換型ペロブスカイト型複合酸化物
(A’1-x A”x BO3 :ただし、A’は希土類元素で
あり、A”はアルカリ土類金属元素であり、Bは遷移金
属元素である。)を含む一対の電極を形成し、該一対の
電極の一方を酸化触媒で覆ったことを特徴とする一酸化
炭素ガス検知素子。
1. A substitutional perovskite complex oxide (A ′ 1-x A ″ x BO 3 : where A ′ is a rare earth element and A ″ is formed on the surface of a substrate made of an oxygen ion conductive solid electrolyte. Is an alkaline earth metal element and B is a transition metal element), and a pair of electrodes is formed, and one of the pair of electrodes is covered with an oxidation catalyst. .
【請求項2】 前記一対の電極が前記基板の同一面に形
成されたことを特徴とする請求項1に記載の一酸化炭素
ガス検知素子。
2. The carbon monoxide gas sensing element according to claim 1, wherein the pair of electrodes are formed on the same surface of the substrate.
【請求項3】 前記一対の電極が前記基板の異なる面に
それぞれ形成されたことを特徴とする請求項1に記載の
一酸化炭素ガス検知素子。
3. The carbon monoxide gas detection element according to claim 1, wherein the pair of electrodes are formed on different surfaces of the substrate, respectively.
【請求項4】 前記酸素イオン伝導性固体電解質が、C
aO,MgOまたはM23 (MはY、La等の希土類
元素)で安定化されたZrO2 、CaOまたはM23
(MはGd、La等の希土類元素)とCeO2 との混合
物、Y23,Gd23 ,Nb25 ,WO3 ,Sr
O,BaOまたはLa23 とBi23 との混合物か
らなるグループの中から選ばれる1つであることを特徴
とする請求項1から3までのいずれか一項に記載の一酸
化炭素ガス検知素子。
4. The oxygen ion conductive solid electrolyte is C
ZrO 2 , CaO or M 2 O 3 stabilized with aO, MgO or M 2 O 3 (M is a rare earth element such as Y or La)
(M is a rare earth element such as Gd or La) and CeO 2 , a mixture of Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 and Sr.
Carbon monoxide according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is one selected from the group consisting of O, BaO or a mixture of La 2 O 3 and Bi 2 O 3. Gas detection element.
【請求項5】 前記置換型ペロブスカイト型複合酸化物
が、ペロブスカイト型複合酸化物(ABO3 )のAとし
てLa,Ce,Pr,Nd等の希土類元素が用いられ、
BとしてV,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu等の
遷移金属元素が用いられ、前記Aの一部がCa,Sr,
Ba等のアルカリ土類金属元素により置換された複合酸
化物であることを特徴とする請求項1から3までのいず
れか一項に記載の一酸化炭素ガス検知素子。
5. The substitutional perovskite-type composite oxide is a perovskite-type composite oxide (ABO 3 ) in which rare earth elements such as La, Ce, Pr, and Nd are used as A.
A transition metal element such as V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni or Cu is used as B, and a part of A is Ca, Sr,
The carbon monoxide gas detection element according to any one of claims 1 to 3, which is a composite oxide substituted with an alkaline earth metal element such as Ba.
【請求項6】 前記アルカリ土類金属元素による置換量
が、50mol%未満であることを特徴とする請求項5
に記載の一酸化炭素ガス検知素子。
6. The substitution amount by the alkaline earth metal element is less than 50 mol%.
The carbon monoxide gas detection element described in 1.
【請求項7】 前記酸化触媒が、Mg,Ca,V,C
r,Mn,Fe,Co,NiまたはCuの酸化物,R
u,Rh,Pt,Pdからなるグループの中から選ばれ
る単独あるいは2以上の組み合わせからなり、触媒用担
体がAl23 ,SiO2 ,TiO2 ,MgO,SnO
2 ,ZrO2 ,La23 ,CeO2 からなるグループ
の中から選ばれる単独あるいは2以上の組み合わせから
なることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一
項に記載の一酸化炭素ガス検知素子。
7. The oxidation catalyst is Mg, Ca, V, C
R, Mn, Fe, Co, Ni or Cu oxide, R
u, Rh, Pt, Pd selected from the group consisting of one or a combination of two or more, and the catalyst carrier is Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , MgO, SnO.
The carbon monoxide according to any one of claims 1 to 3, which is selected from the group consisting of 2 , ZrO 2 , La 2 O 3 and CeO 2 and is composed of one or a combination of two or more thereof. Gas detection element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006266716A (en) * 2005-03-22 2006-10-05 Figaro Eng Inc Co2 sensor
JP4627671B2 (en) * 2005-03-22 2011-02-09 フィガロ技研株式会社 CO2 sensor

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