JPS60173453A - 気体センサ− - Google Patents
気体センサ−Info
- Publication number
- JPS60173453A JPS60173453A JP59031114A JP3111484A JPS60173453A JP S60173453 A JPS60173453 A JP S60173453A JP 59031114 A JP59031114 A JP 59031114A JP 3111484 A JP3111484 A JP 3111484A JP S60173453 A JPS60173453 A JP S60173453A
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- JP
- Japan
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- electrode
- diaphragm
- catalyst
- fluororesin
- catalyst electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/404—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors
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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、酸素セン骨ナーあるいは水素センサー等の気
体ロン４ノーに関するものであり、その目的と覆るとこ
ろは隔１ｌＱ−触媒電極接合体の接合強度をより堅牢に
するとともに、ヒンサ〜の応答速度をより速くｌんどす
るにある。
体ロン４ノーに関するものであり、その目的と覆るとこ
ろは隔１ｌＱ−触媒電極接合体の接合強度をより堅牢に
するとともに、ヒンサ〜の応答速度をより速くｌんどす
るにある。
酸素センサーあるいは水素センサル等の気体センサーに
はさまざまな方式のものがあるが、本発明は、ガルバニ
電池式（燃料電池式）およびポーラログラフ式の気体セ
ンサーに関するものである。
はさまざまな方式のものがあるが、本発明は、ガルバニ
電池式（燃料電池式）およびポーラログラフ式の気体セ
ンサーに関するものである。
気体センサ゛−は、ガルバニ電池式にしろ、ポーラログ
ラフ式にしろ、カソードとアノードと電解液と検知気体
の拡散を制御Ｉするための高分子膜からなる隔膜とで構
成されているのが普通である。
ラフ式にしろ、カソードとアノードと電解液と検知気体
の拡散を制御Ｉするための高分子膜からなる隔膜とで構
成されているのが普通である。
検知気体が酸素である場合には、カソードが酸素検知極
となり、アノードが鉛などの卑金属から構成される。こ
れに対し、検知気体が水素の場合には、アノードが水素
検知極どなり、カソードに番よ、β型二酸化１１）など
の金属酸化物が用いられる。酸素検知極および水素検知
極はそれぞれ酸素の電解還元および水素の電解酸化に与
かる一種の触媒電極どなる。
となり、アノードが鉛などの卑金属から構成される。こ
れに対し、検知気体が水素の場合には、アノードが水素
検知極どなり、カソードに番よ、β型二酸化１１）など
の金属酸化物が用いられる。酸素検知極および水素検知
極はそれぞれ酸素の電解還元および水素の電解酸化に与
かる一種の触媒電極どなる。
従来の気体はンリ゛−の構造を人別Ｊると、隔膜と触媒
電極とが単に接触しているだ番ノのタイプと一１本に接
合されているタイプとに分類することができる。前習の
場合には、触媒電極は金属片から１＾１成され、検知気
体はまず隔膜を透過し、次いで隔膜と触媒電極との間に
形成される電解液膜中に溶解していって触媒電極表面上
で反応にりかる。
電極とが単に接触しているだ番ノのタイプと一１本に接
合されているタイプとに分類することができる。前習の
場合には、触媒電極は金属片から１＾１成され、検知気
体はまず隔膜を透過し、次いで隔膜と触媒電極との間に
形成される電解液膜中に溶解していって触媒電極表面上
で反応にりかる。
したがって、常＠隔膜と触媒電極との接触状態を一定に
保ち、油膜のＪ９さが変らないようにすることが肝要で
ある。ところが、検知気体を含む雰囲気の圧力が変化し
たり、相対湿度が変化すると隔膜と触媒電極との接触状
態が変化するという問題がある。また、隔膜と触媒電極
との接触状態を一定にしようとすれば、細心の注意が必
要となり、ぞれだり気体センサーの製造工数が多くなる
という問題がある。
保ち、油膜のＪ９さが変らないようにすることが肝要で
ある。ところが、検知気体を含む雰囲気の圧力が変化し
たり、相対湿度が変化すると隔膜と触媒電極との接触状
態が変化するという問題がある。また、隔膜と触媒電極
との接触状態を一定にしようとすれば、細心の注意が必
要となり、ぞれだり気体センサーの製造工数が多くなる
という問題がある。
このような観点からみると、後者のように隔膜と触媒電
極とを一体に接合した構造にする方が右利である。従来
、隔膜と触媒電極とを一体に接合するためには、隔膜の
片面に、触媒金属を蒸着するかあるいはスパッタリング
するという方法が採用されているが、隔膜材料として、
特にポリ ４フツ化エチレン、４フッ化エチレン−６フ
ツ化ｌチレンコポリマーあるいは４フッ化エチレン−エ
チレンコポリマー４丁どのフッ素樹脂を用いた場合には
、隔膜と触媒金属との接合強度が弱く、触媒金属が隔膜
から剥離しやすいという１１点がみられた。
極とを一体に接合した構造にする方が右利である。従来
、隔膜と触媒電極とを一体に接合するためには、隔膜の
片面に、触媒金属を蒸着するかあるいはスパッタリング
するという方法が採用されているが、隔膜材料として、
特にポリ ４フツ化エチレン、４フッ化エチレン−６フ
ツ化ｌチレンコポリマーあるいは４フッ化エチレン−エ
チレンコポリマー４丁どのフッ素樹脂を用いた場合には
、隔膜と触媒金属との接合強度が弱く、触媒金属が隔膜
から剥離しやすいという１１点がみられた。
本発明は、隔膜の片面に触媒粉末とフッ素樹脂結着剤と
の混合物からなる触媒電極を一体に接合することによっ
て、上述の如き剥離の問題を解決しようどＪるものであ
る。すなわち、かかる構成を採用すると、フッ素樹脂結
着剤が触１１１ＫＩ）末を強固に結着すると同時に、触
媒電極と隔膜との接合強度を強くする。
の混合物からなる触媒電極を一体に接合することによっ
て、上述の如き剥離の問題を解決しようどＪるものであ
る。すなわち、かかる構成を採用すると、フッ素樹脂結
着剤が触１１１ＫＩ）末を強固に結着すると同時に、触
媒電極と隔膜との接合強度を強くする。
一方、本発明の第二の目的は、気体センＶ−の応答速度
をより速（ぜんとするにある。すなわら、従来の触媒電
極ｔｉｔ、通例撥水性をもっていないために、検知気体
は一旦電解液中に溶けていき、しかるのちに触媒電極表
面に到達（〕た反応種が電極反応に与かるというメカニ
ズムで反応が進行していた。このような反応Ｃ′は検知
気体の液中への溶解過程が律速段階であったため、一般
に気体ヒンサーの９０％応答に１５秒前侵を要１ノでい
た。これに対して、本発明のように、触ＷＮ電極が撥水
性をもっている場合には、反応は検知気体と電解液と触
媒電］（との三相界面で起り、気体の液中への溶解過程
がないために、その反応速度が速くなる。
をより速（ぜんとするにある。すなわら、従来の触媒電
極ｔｉｔ、通例撥水性をもっていないために、検知気体
は一旦電解液中に溶けていき、しかるのちに触媒電極表
面に到達（〕た反応種が電極反応に与かるというメカニ
ズムで反応が進行していた。このような反応Ｃ′は検知
気体の液中への溶解過程が律速段階であったため、一般
に気体ヒンサーの９０％応答に１５秒前侵を要１ノでい
た。これに対して、本発明のように、触ＷＮ電極が撥水
性をもっている場合には、反応は検知気体と電解液と触
媒電］（との三相界面で起り、気体の液中への溶解過程
がないために、その反応速度が速くなる。
本発明における隔膜材料どして（よ、ポリ ４フッ化１
ヂレン、４フッ化エチレン−６フツ化エチレンコポリマ
ー、４フッ化エチレン−エチレンコポリマー等のフッ素
樹脂が適している。触＋ｔ％ｊ粉末としては、検知気体
にもよるが、白金、ロジウム。
ヂレン、４フッ化エチレン−６フツ化エチレンコポリマ
ー、４フッ化エチレン−エチレンコポリマー等のフッ素
樹脂が適している。触＋ｔ％ｊ粉末としては、検知気体
にもよるが、白金、ロジウム。
パラジウｌいの如き白金族金属、金あるいは銀が適して
いる。また、カーボンあるい（まカーボンに上）！ｌ：
の金属を１［１持したものも使用できる３、結着剤とし
では、ポリ ４フツ化エチレン、４フツ化Ｊチレンー６
フツ化プロピレンコポリマー、 ４フツ化エチレンーエ
チレンコポリマー等のフッ素樹脂が適している。隔膜材
料と結着剤材料とは同一であるのが望ましいが、必ずし
も同一でなくてもよい。
いる。また、カーボンあるい（まカーボンに上）！ｌ：
の金属を１［１持したものも使用できる３、結着剤とし
では、ポリ ４フツ化エチレン、４フツ化Ｊチレンー６
フツ化プロピレンコポリマー、 ４フツ化エチレンーエ
チレンコポリマー等のフッ素樹脂が適している。隔膜材
料と結着剤材料とは同一であるのが望ましいが、必ずし
も同一でなくてもよい。
また、結着剤は異種のフッ素樹脂を混合する方が効果的
である場合もある。
である場合もある。
隔１１９と触媒電極との接合方法としては、触媒粉末と
フッ素樹脂の粉末もしくはディスパージョンどの混合物
を圧延ロールにかけて薄膜°状にしたものを隔膜に圧着
してから熱処理を施すかホットプレスする方法、触媒粉
末とフッ素樹脂のディスパーシコンどの混合物を隔膜に
塗着してからプレスする方法などが適切であるが、本発
明は必ずしもこれらの方法に限定するものではない。
。
フッ素樹脂の粉末もしくはディスパージョンどの混合物
を圧延ロールにかけて薄膜°状にしたものを隔膜に圧着
してから熱処理を施すかホットプレスする方法、触媒粉
末とフッ素樹脂のディスパーシコンどの混合物を隔膜に
塗着してからプレスする方法などが適切であるが、本発
明は必ずしもこれらの方法に限定するものではない。
。
以下、本発明の一実施例ｔこついＣ詳）ホづ−る、。
実施例：第１図は本発明の一実施例にかかるガルバニ電
池式耐索セン＋ノーの断面（１１１造略図である。
池式耐索セン＋ノーの断面（１１１造略図である。
（１）は隔）ＩＱ−触媒電極接合体であり、厚さが２５
μの４フツ化１チレンー６フツ化プロピレンコポリマー
の膜からなる隔膜（２）と触媒としての金粉末と結着剤
としてのポリ ４フツ化エチレンとの混合物からなる触
媒電極（３）とから構成されている。（４）は鉛電極、
（５）は酢酸と酢酸カリウムとＩｎ酸鉛の混合水溶液か
らなる￥ｉ電解液ある。
μの４フツ化１チレンー６フツ化プロピレンコポリマー
の膜からなる隔膜（２）と触媒としての金粉末と結着剤
としてのポリ ４フツ化エチレンとの混合物からなる触
媒電極（３）とから構成されている。（４）は鉛電極、
（５）は酢酸と酢酸カリウムとＩｎ酸鉛の混合水溶液か
らなる￥ｉ電解液ある。
これらの各セン４ノーー構成要素はポリプロピレン製の
ホルダー（６）に固定もしくはＩＭ納されている。
ホルダー（６）に固定もしくはＩＭ納されている。
触媒電極（３）は正極どなり、鉛電極（４）は０極とな
り、正極と角棒どの間に抵抗（１）を接続すると、抵抗
（１）に流れる電流が酸素温度に比例する。
り、正極と角棒どの間に抵抗（１）を接続すると、抵抗
（１）に流れる電流が酸素温度に比例する。
仕較例：上述の実施例で１９られたガルバニ電池式１ｌ
ｉＩ索センリーを八とし、実施例において、触媒電極ど
して金を蒸着法により隔月ＴＡに固ＮＬしめた場合の従
来型センサーをＢとし、触媒電極として金板を隔１１ｕ
に接触せしめＩｃ場合の従来型センサーをＣとして、次
のような比較試験をおこなった。
ｉＩ索センリーを八とし、実施例において、触媒電極ど
して金を蒸着法により隔月ＴＡに固ＮＬしめた場合の従
来型センサーをＢとし、触媒電極として金板を隔１１ｕ
に接触せしめＩｃ場合の従来型センサーをＣとして、次
のような比較試験をおこなった。
まず、」一連の各センリーーを空気中に３０日問おいた
際の抵抗端の出力電圧の経時変化を調べたところ第２図
に示Ｊような結果がｊＯられた。つまり、本発明品Ａと
従来品Ｃは出力電圧の変化がなかったのに対し、従来品
Ｂは出力電圧が大幅に低下した。そこで、３０日経過後
各セン４ノーを解体して調査したどころ、従来品Ｂ（７
）場合には金市極が隔膜から部分的に剥離していた。こ
れに対し、本発明品△および従来品Ｃの場合には何ら異
常はｈ２められなかった。この結果から、本発明の場合
には従４（品に比較して、触媒電極と隔膜どの接合強度
がより強いことがｈかる。
際の抵抗端の出力電圧の経時変化を調べたところ第２図
に示Ｊような結果がｊＯられた。つまり、本発明品Ａと
従来品Ｃは出力電圧の変化がなかったのに対し、従来品
Ｂは出力電圧が大幅に低下した。そこで、３０日経過後
各セン４ノーを解体して調査したどころ、従来品Ｂ（７
）場合には金市極が隔膜から部分的に剥離していた。こ
れに対し、本発明品△および従来品Ｃの場合には何ら異
常はｈ２められなかった。この結果から、本発明の場合
には従４（品に比較して、触媒電極と隔膜どの接合強度
がより強いことがｈかる。
次に、応符）重度を比較したところ、９０％応答に要し
た時間は、本発明品Ａの場合には８秒、従来品Ｂの場合
には１４秒、従来品Ｏの場合には１５秒であった。この
結果から、本発明品の応答速度【ユ従宋品のイれより、
かなり速いことがわかる。
た時間は、本発明品Ａの場合には８秒、従来品Ｂの場合
には１４秒、従来品Ｏの場合には１５秒であった。この
結果から、本発明品の応答速度【ユ従宋品のイれより、
かなり速いことがわかる。
以上詳述せる如（、本発明は隔膜と触媒電極との接合強
度が大きく、しかも応答３ｉ度の速い気体センサーを提
供するもので、その工業的価胎極めて大である。
度が大きく、しかも応答３ｉ度の速い気体センサーを提
供するもので、その工業的価胎極めて大である。
なｄ３、本発明の気体ロンリーー（Ｊ液中に溶存してい
る気体の温度を測定するｋめにも適用され１する。
る気体の温度を測定するｋめにも適用され１する。
第１図ｔｉｔ本発明の一実施例にがかるガルバニ電池式
酸素ヒンリーの断面）１４造略図、第２図は本発明の一
実施例にかかるガルバー電池式Ｍ″＋レンリーＡ、従来
品Ｂおよび従来品Ｃの出力電圧の経時変化を比較した図
である。 ユ・・・隔膜−触媒電極接合体、２・・・隔膜、３・・
・触媒電極、４・・・電極、５・・・電解液、６・・・
ホルダー、７・・・抵抗 而・’：””１ 代理人 弁理士 枠木 彬゛ｉ（ズ＜１１ ・、＋’：
、＋
酸素ヒンリーの断面）１４造略図、第２図は本発明の一
実施例にかかるガルバー電池式Ｍ″＋レンリーＡ、従来
品Ｂおよび従来品Ｃの出力電圧の経時変化を比較した図
である。 ユ・・・隔膜−触媒電極接合体、２・・・隔膜、３・・
・触媒電極、４・・・電極、５・・・電解液、６・・・
ホルダー、７・・・抵抗 而・’：””１ 代理人 弁理士 枠木 彬゛ｉ（ズ＜１１ ・、＋’：
、＋
Claims (1)
- １、フッ素樹脂からなる隔膜の片面に触媒粉末とフッ素
樹脂結着剤との混合物からなる触媒電極を一体に接合Ｃ
しめてなる隔膜−触媒電極接合体をそなえてなることを
特徴とする気体センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031114A JPS60173453A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 気体センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031114A JPS60173453A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 気体センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173453A true JPS60173453A (ja) | 1985-09-06 |
Family
ID=12322371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59031114A Pending JPS60173453A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 気体センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60173453A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4829809A (en) * | 1986-08-26 | 1989-05-16 | City Technology Limited | Gas calibration method and apparatus |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5819475U (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-05 | 日本電信電話株式会社 | ジヤツク付ロ−ゼツト |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP59031114A patent/JPS60173453A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5819475U (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-05 | 日本電信電話株式会社 | ジヤツク付ロ−ゼツト |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4829809A (en) * | 1986-08-26 | 1989-05-16 | City Technology Limited | Gas calibration method and apparatus |
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