JPS5958348A - 水素ガス検知素子 - Google Patents
水素ガス検知素子Info
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- JPS5958348A JPS5958348A JP16833282A JP16833282A JPS5958348A JP S5958348 A JPS5958348 A JP S5958348A JP 16833282 A JP16833282 A JP 16833282A JP 16833282 A JP16833282 A JP 16833282A JP S5958348 A JPS5958348 A JP S5958348A
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- gaseous hydrogen
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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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】
本発明は水素ガス検知素子に関する。
従来、一般に半導体式ガス検知素子におけるガス検知材
料としては、酸化スズ、酸化亜鉛。
料としては、酸化スズ、酸化亜鉛。
酸化鉄等が用いられていた。これらの材料は。
検知されるべきガス例えばメタン、水素、−酸化炭素等
の可燃ガスなどの各ガスの濃度に応じその抵抗値が変動
するためにガス検知材料として用いられている。
の可燃ガスなどの各ガスの濃度に応じその抵抗値が変動
するためにガス検知材料として用いられている。
しかしながら、上記材料を用いたガス検知素子のほとん
どは水素ガスに対する感度が低いと。
どは水素ガスに対する感度が低いと。
いう問題があイ）。ｊだ水素ガスに対する感度の高い４
；ｔ 料／、！・用いた場合には、ガス検知特性の再現
性が４ｉＪ、％い／、ｆ、どの欠点がある。
；ｔ 料／、！・用いた場合には、ガス検知特性の再現
性が４ｉＪ、％い／、ｆ、どの欠点がある。
本発明σ月１的は、前述した従来技術の欠点を除去し、
水素ガスに対する感度が高く、しかも特性の出現性に優
れた水素ガス検知素子を提供するにある。
水素ガスに対する感度が高く、しかも特性の出現性に優
れた水素ガス検知素子を提供するにある。
この目的な達成するために、本発明は、ガス検知材オー
１として、五酸化クンタル（７゛６２ＣＪ５）７０〜９
７重量％（以下重量係をｗｔ％という）に、ノくラジウ
ム（Ｐｄ ） ｏ、ｓへ５ｗｔ％及びガラス２５〜２ｑ
、５ｗｔ％を添加した組成物を用いて構成する。
１として、五酸化クンタル（７゛６２ＣＪ５）７０〜９
７重量％（以下重量係をｗｔ％という）に、ノくラジウ
ム（Ｐｄ ） ｏ、ｓへ５ｗｔ％及びガラス２５〜２ｑ
、５ｗｔ％を添加した組成物を用いて構成する。
本発明者等は、ガス検知材料とｌ〜て各種酸化物及びそ
れらに各種の添加物を加えた多くの組成物を検討し、そ
の結果、五酸化タンタル（Ｔａ２（〕５）７０〜９７ｗ
１係にパラジウム（Ｐｄ ） ０．５〜５ｗｔ％及びガ
ラス２５・〜２９．５ｗｔ％を添加した組成物が、水素
ガスに対する感度が冒＜、シかも特性再現性に優れてい
ることを見い出し、前記した組成物を用いた水素ガス検
知素子に到達したものである。
れらに各種の添加物を加えた多くの組成物を検討し、そ
の結果、五酸化タンタル（Ｔａ２（〕５）７０〜９７ｗ
１係にパラジウム（Ｐｄ ） ０．５〜５ｗｔ％及びガ
ラス２５・〜２９．５ｗｔ％を添加した組成物が、水素
ガスに対する感度が冒＜、シかも特性再現性に優れてい
ることを見い出し、前記した組成物を用いた水素ガス検
知素子に到達したものである。
五酸化タンタル（Ｔａ２ｕ５）のみを用いた可燃性ガス
検知素子は、その才までは水素ガスに対する感度が比較
的低く、また特性の再現性が劣る３、シかし五酸化タン
タル（Ｔａ２ｕ５）にパラジウム（Ｉ′ｄ）及びガラス
を添加した組成物を用いることにより、水素ガスに対す
る検出感度を高め、。
検知素子は、その才までは水素ガスに対する感度が比較
的低く、また特性の再現性が劣る３、シかし五酸化タン
タル（Ｔａ２ｕ５）にパラジウム（Ｉ′ｄ）及びガラス
を添加した組成物を用いることにより、水素ガスに対す
る検出感度を高め、。
特性再現性の優れた水素ガス検知素子を構成することが
できる。
できる。
本発明において、パラジウム（Ｐｄ）の添加量を０．５
〜５１Ｌ・ｔ ％としたのは、添加５’ｃ ｈ’ ０．
５ ｗｔ ４未満では、添加による水素ガスの検出感度
増加の効果が少なく、添加量が５＋ｎｔ％を越えると添
加による効果が飽和し、逆に特性の再現性が悪くなると
いう理由による。また、ガラスの添加量を２．５〜２９
．５ Ｗｔ ％としたのは、添加ｈ１−が２，５ ｗｔ
％未満では特性再現性の向上の効果が少なく、添加量が
２９．５ｗｔ％を越えると、水素ガスに対する検出感度
が低くなるという理由による。
〜５１Ｌ・ｔ ％としたのは、添加５’ｃ ｈ’ ０．
５ ｗｔ ４未満では、添加による水素ガスの検出感度
増加の効果が少なく、添加量が５＋ｎｔ％を越えると添
加による効果が飽和し、逆に特性の再現性が悪くなると
いう理由による。また、ガラスの添加量を２．５〜２９
．５ Ｗｔ ％としたのは、添加ｈ１−が２，５ ｗｔ
％未満では特性再現性の向上の効果が少なく、添加量が
２９．５ｗｔ％を越えると、水素ガスに対する検出感度
が低くなるという理由による。
添加するガラス材料としては、種々のものが適用可能で
あるが、特に、ポウケイ酸鉛系、ホウケイ酸鉛曲、鉛系
、ケイ酸アルカリ系、Ｃ゛σＯ−ＺｎＵ −ＰｂＵ −
ＴｉＯ２−５ｉＵ２糸が適しており、また無定形の５ｉ
Ｕ２ 、５ｎＵ２ 、 Ａｌ２Ｏ５等の酸化物を用いて
も同様な効果をあげることができる。さらに１本発明は
、水素ガスに対する検出感度を変えたり、ガス検出の応
答時間を制御したり、素子の焼結を制御する目的のため
に、金属や金属酸化物を微量添加することも可能であり
、このような機敏添加物が存在しても１本発明の効果は
伺らそこなわれない。
あるが、特に、ポウケイ酸鉛系、ホウケイ酸鉛曲、鉛系
、ケイ酸アルカリ系、Ｃ゛σＯ−ＺｎＵ −ＰｂＵ −
ＴｉＯ２−５ｉＵ２糸が適しており、また無定形の５ｉ
Ｕ２ 、５ｎＵ２ 、 Ａｌ２Ｏ５等の酸化物を用いて
も同様な効果をあげることができる。さらに１本発明は
、水素ガスに対する検出感度を変えたり、ガス検出の応
答時間を制御したり、素子の焼結を制御する目的のため
に、金属や金属酸化物を微量添加することも可能であり
、このような機敏添加物が存在しても１本発明の効果は
伺らそこなわれない。
本発明の検知素子は水素に感度が高いほか、メタン、水
素、−酸化炭素等の可燃性ガスをも検知できるので、併
用・汎用が可能である。
素、−酸化炭素等の可燃性ガスをも検知できるので、併
用・汎用が可能である。
以下１本発明による水素ガス検知素子の一実施例を図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
第１図は本発明による水素ガス検知素子の一実施例の構
成図、第２図は本発明に用いたガス検知材料の組成を示
す三角図であり、その斜線部に本発明による組成範囲を
示す。第１図において、１はアルミナ基板、２は力ｕ熱
ヒータ、３は下部電極、４はガス検知材料層、５は上部
電極である。
成図、第２図は本発明に用いたガス検知材料の組成を示
す三角図であり、その斜線部に本発明による組成範囲を
示す。第１図において、１はアルミナ基板、２は力ｕ熱
ヒータ、３は下部電極、４はガス検知材料層、５は上部
電極である。
本発明による水素ガス検知素子は、第１図に示すように
、アルミナ基板１の裏面に加熱ヒータ２を設け、また、
アルミナ基板１０表面に下部電極３、ガス検知材料層４
及び−上部電極５を順次積み重ねて構成されている。そ
して、この様な水素ガス検知素子は、次のよつｌｚ方法
で製造される。
、アルミナ基板１の裏面に加熱ヒータ２を設け、また、
アルミナ基板１０表面に下部電極３、ガス検知材料層４
及び−上部電極５を順次積み重ねて構成されている。そ
して、この様な水素ガス検知素子は、次のよつｌｚ方法
で製造される。
■９６％の純度を有するアルミナ基板１の裏面に白金ペ
ーストを用いて加熱）１−りのパターンを印刷する。
ーストを用いて加熱）１−りのパターンを印刷する。
■これを乾燥後、アルミナ基板１０表面に同一の白金ペ
ーストを用いて下部電極を印刷する。
ーストを用いて下部電極を印刷する。
■この基板を乾燥後、電気炉を用いて１２００υで２時
間焼成し、加熱ヒータ２及び下部電極３をアルミナ基板
１の裏面及び表面に形成する。
間焼成し、加熱ヒータ２及び下部電極３をアルミナ基板
１の裏面及び表面に形成する。
■下部電極３上に、五酸化タンタル（Ｔａ２ｕ５）。
バラジウノ、（Ｐｄ ）及びガラスを所定量混合し。
ペースト状としたガス検知材料を印刷する。
■これな乾燥後、その上に下部電極と同一組成の白金ペ
ーストを用いて上部電極を印刷する・。
ーストを用いて上部電極を印刷する・。
■これを乾燥後、ベルト炉を用いて最高温度。
９００ ｔで１［］分分間酸しガス検知材料層４及び上
部電極５を形成する。
部電極５を形成する。
このようにして作成された水素ガス検知素子におけイ）
ガス検知材料層４の組成と、その組成における特性苓′
まとめると第１表に示すようになる。組成としては２２
種類について実施したが１、該組成はＨＰ ２図に示す
三角図における組成点１〜２２ＫＡＥ＋肖する。この組
成点の番号は第１表に示した組成番号盃に対応するもの
である。また、。
ガス検知材料層４の組成と、その組成における特性苓′
まとめると第１表に示すようになる。組成としては２２
種類について実施したが１、該組成はＨＰ ２図に示す
三角図における組成点１〜２２ＫＡＥ＋肖する。この組
成点の番号は第１表に示した組成番号盃に対応するもの
である。また、。
五酸化タンタル（７゛α２０５）に添加したガラスであ
り、その組成は下記のとおりである。ＺｎＯ＋ ５ｗｔ
％ ｅ ＰｂＯ＋ ５ ｗｔ％＊ Ｃ’（１０１１６ｗ
ｔ％、 Ｓｉｏ２ ＋ ４５ｗｔ％。
り、その組成は下記のとおりである。ＺｎＯ＋ ５ｗｔ
％ ｅ ＰｂＯ＋ ５ ｗｔ％＊ Ｃ’（１０１１６ｗ
ｔ％、 Ｓｉｏ２ ＋ ４５ｗｔ％。
Ａｉ、２ｏｓ １１５ｗｔ ％ 、 ｒｉｏ２＋ １６
ｗｔ％。
ｗｔ％。
第１表
第１表におけろガス検知材料層の各組成で、約１０個の
水素ガス検知素子を試験杭ネ１として作成し、固有抵抗
及び水素ガスに対ずろ検知感度の計測を行ない、その結
果も同じく第１表に記した。第１表に示す固有抵抗及び
水素ガスの検出感度の値は５作成された水素ガス検知素
子の加熱ヒータ２に直流電圧６Ｖのヒータ電圧を印加し
、光子１／／、；１度を約４００υに加熱ｌ−た状態で
計測し、そのＢ（測値を約１０個作成した試験試料（水
素ガス検知素子）Ｋついて平均して算出した。
水素ガス検知素子を試験杭ネ１として作成し、固有抵抗
及び水素ガスに対ずろ検知感度の計測を行ない、その結
果も同じく第１表に記した。第１表に示す固有抵抗及び
水素ガスの検出感度の値は５作成された水素ガス検知素
子の加熱ヒータ２に直流電圧６Ｖのヒータ電圧を印加し
、光子１／／、；１度を約４００υに加熱ｌ−た状態で
計測し、そのＢ（測値を約１０個作成した試験試料（水
素ガス検知素子）Ｋついて平均して算出した。
また、水素ガスに対する検出感度は、水素ガス１１００
０ｐｐのガス中に水素ガス検知素子を入れた際の抵抗の
変化率として表わしたものであり。
０ｐｐのガス中に水素ガス検知素子を入れた際の抵抗の
変化率として表わしたものであり。
抵抗の変化率の太きいものほど検出感度が高い。
また、特性再現性は、各組成で平均的な特性を有する一
試験試料Ｖこついて、 １０回の水素ガスに対する検出
感度の測定を竹ない、その感度である抵抗変化率のばら
つきで表わしたものであり、この値が小さいほど特性再
現性が高い。
試験試料Ｖこついて、 １０回の水素ガスに対する検出
感度の測定を竹ない、その感度である抵抗変化率のばら
つきで表わしたものであり、この値が小さいほど特性再
現性が高い。
第２図に示す三角図において、斜線で示す範囲内が本発
明による水素ガス検知素子におけるガス検知材料の組成
範囲であイ）１．第１表に示す円で囲んである組成番号
Ａ１，２，３，７，１１．。
明による水素ガス検知素子におけるガス検知材料の組成
範囲であイ）１．第１表に示す円で囲んである組成番号
Ａ１，２，３，７，１１．。
１２、１３ 、１７．２１及び２２の組成のガス検知材
料は本発明の組成範囲を外れるものであって、これを用
いた水素ガス検知素子は、第１表からＰ解できるように
、水素ガスに対する検出感度が低かったり、あるいは特
性再現性が悪いという欠点を有］７ている１、（各々Ａ
Ｉ、２．２２は五酸化タンタル、盃１．１１．１２．１
７はパラジウム、高１ 、２ 、３．２１．２２はガラ
スの成分において本発明の範囲から外れている）１．こ
れに対し、第１表に示す前記以外の組成番号、４Ｇ４．
５．６゜８ 、９．１０．１４．１５−．１６．１８．
１９及び２０の組成のガス検知材料を用いた水素ガス検
知素子、すなわち、第２図において斜線で示す範囲内の
本発明による組成のガス検知材料を用いた水素ガス検知
素子は、第１表から明らかなように、水素ガスに対する
検出感度が高い−に、特性再現性も優れている。
料は本発明の組成範囲を外れるものであって、これを用
いた水素ガス検知素子は、第１表からＰ解できるように
、水素ガスに対する検出感度が低かったり、あるいは特
性再現性が悪いという欠点を有］７ている１、（各々Ａ
Ｉ、２．２２は五酸化タンタル、盃１．１１．１２．１
７はパラジウム、高１ 、２ 、３．２１．２２はガラ
スの成分において本発明の範囲から外れている）１．こ
れに対し、第１表に示す前記以外の組成番号、４Ｇ４．
５．６゜８ 、９．１０．１４．１５−．１６．１８．
１９及び２０の組成のガス検知材料を用いた水素ガス検
知素子、すなわち、第２図において斜線で示す範囲内の
本発明による組成のガス検知材料を用いた水素ガス検知
素子は、第１表から明らかなように、水素ガスに対する
検出感度が高い−に、特性再現性も優れている。
次に、本発明による水素ガス検知素子の他の実施例とし
て、添加するガラスの組成を変えて前述の場合と同様に
して作成した水素ガス検知素子・０ｌＰｋ性を説明する
。
て、添加するガラスの組成を変えて前述の場合と同様に
して作成した水素ガス検知素子・０ｌＰｋ性を説明する
。
この実施例は第１表における組成番号扁９の組成〔五酸
化タンクＡ／ （Ｔａ２０５） 二８８Ｗｔ−％ ＋バ
ラジウｌｘ （Ｐｄ ） Ｉ２ｗｖ％、ガラス＝１０ｗ
ｔ％〕で、ガラス組成を。
化タンクＡ／ （Ｔａ２０５） 二８８Ｗｔ−％ ＋バ
ラジウｌｘ （Ｐｄ ） Ｉ２ｗｖ％、ガラス＝１０ｗ
ｔ％〕で、ガラス組成を。
（１） ポウケイ酸鉛系（／’、６（Ｊ ＋ ５４１
１１１％、δｉ０２ ＋ ！＋５ｗｔ ％ 、 １〕
２Ｃ／３ 雪 １１ｗｔ％ ）（２） ポウケイ酸
亜鉛系（ＺｎＵ １１５ｗｔ％、 ＰＩ）０ ： ２０
ｗｔ％、 ５ｉ０２ Ｉ４Ｑｗｉ％、Ｂ２０３１１５ｗ
ｔ％、 ／７１２（Ｊ３＋１ｏｗｔｑｂ ） （３） ケ・イ酸アルカリ系（Ｓｉ（〕２Ｉ６２Ｗｔ
係、Δ１２ＵｓＩ２Ｗ／％、 Ｃ’ａＵ ｌ６ｗｔ％、
ＭｇＯ： ５ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ：３ｗｔ％、 ｋ、２
（Ｊ Ｉ １０ｗｔ％、 ＳｒＯ： ８ｗｔ％＋ Ｂａ
Ｏ＋ ４ｗｔ％） としたものである。
１１１％、δｉ０２ ＋ ！＋５ｗｔ ％ 、 １〕
２Ｃ／３ 雪 １１ｗｔ％ ）（２） ポウケイ酸
亜鉛系（ＺｎＵ １１５ｗｔ％、 ＰＩ）０ ： ２０
ｗｔ％、 ５ｉ０２ Ｉ４Ｑｗｉ％、Ｂ２０３１１５ｗ
ｔ％、 ／７１２（Ｊ３＋１ｏｗｔｑｂ ） （３） ケ・イ酸アルカリ系（Ｓｉ（〕２Ｉ６２Ｗｔ
係、Δ１２ＵｓＩ２Ｗ／％、 Ｃ’ａＵ ｌ６ｗｔ％、
ＭｇＯ： ５ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ：３ｗｔ％、 ｋ、２
（Ｊ Ｉ １０ｗｔ％、 ＳｒＯ： ８ｗｔ％＋ Ｂａ
Ｏ＋ ４ｗｔ％） としたものである。
ｍ１述した組成のカラスを添加して作成した水素ガス検
知素子について、第１表に示した場合と同様な計測を行
った。その結果を第２表に示す。第２表から添加される
ガスの種類が異なる水素ガス検知素子は、ガラスの種類
によって固有抵抗の値が多少異なるが、ガスの検知感度
や特性再現性の点では本質的な差ゲ１μのプ、Ｃいこと
が理解できる。
知素子について、第１表に示した場合と同様な計測を行
った。その結果を第２表に示す。第２表から添加される
ガスの種類が異なる水素ガス検知素子は、ガラスの種類
によって固有抵抗の値が多少異なるが、ガスの検知感度
や特性再現性の点では本質的な差ゲ１μのプ、Ｃいこと
が理解できる。
第２表
以上説明したように、本発明によれば、ガス検知材料と
して、五酸タンタル（７’ａ２０５）にパラジウム（Ｐ
ｄ）及びガラスを添加した組成物を用いることりこより
、水素ガスに対する検出感度が高く、特性の再現性が優
れ、信頼性の高い水素ガス検知素ｒ−を提供することが
できる。
して、五酸タンタル（７’ａ２０５）にパラジウム（Ｐ
ｄ）及びガラスを添加した組成物を用いることりこより
、水素ガスに対する検出感度が高く、特性の再現性が優
れ、信頼性の高い水素ガス検知素ｒ−を提供することが
できる。
第１図Ｇ上本発明による水素ガス検知素子の一実施例の
構成図、第２図は該実施例に用いたガス検知イ」料の組
成を示す三角図である。 ４・・・ガス検知材料。 羊２図 （虹引Ｏ
構成図、第２図は該実施例に用いたガス検知イ」料の組
成を示す三角図である。 ４・・・ガス検知材料。 羊２図 （虹引Ｏ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 水素ガスの存在を抵抗値の変化として検知する水素ガス
検知素子において。 ＠五酸化タンタル（Ｔａ２Ｕ５） ７０”９７重量係。 ■パラジウム（Ｐｄ ） ０．５〜５重ｆｌｆ−％、＠
ガラス２５〜２９５重量係。 を備えて成る組成物をガス検知材料として用いたことを
特徴とする水素ガス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16833282A JPS5958348A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 水素ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16833282A JPS5958348A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 水素ガス検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958348A true JPS5958348A (ja) | 1984-04-04 |
Family
ID=15866082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16833282A Pending JPS5958348A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 水素ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958348A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2017151091A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体センサ及び水素濃度判定方法 |
| JP2017173307A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水素センサ及び燃料電池自動車、並びに水素検出方法。 |
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| JP2017215312A (ja) * | 2016-05-25 | 2017-12-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体センサ装置、気体センサモジュール、及び気体検知方法 |
| WO2018143016A1 (ja) | 2017-01-31 | 2018-08-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体センサ |
| US10900926B2 (en) | 2017-09-04 | 2021-01-26 | Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd. | Gas sensor, gas detection apparatus, fuel cell powered vehicle, and manufacturing method of gas sensor |
| WO2021210453A1 (ja) * | 2020-04-16 | 2021-10-21 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 水素センサ、水素検知方法および水素検知装置 |
| US11536677B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-12-27 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Gas detection device, gas sensor system, fuel cell vehicle, and hydrogen detection method |
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| WO2023017748A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 水素センサ |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP16833282A patent/JPS5958348A/ja active Pending
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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