JPS60250247A - 酸素センサ− - Google Patents
酸素センサ−Info
- Publication number
- JPS60250247A JPS60250247A JP59106403A JP10640384A JPS60250247A JP S60250247 A JPS60250247 A JP S60250247A JP 59106403 A JP59106403 A JP 59106403A JP 10640384 A JP10640384 A JP 10640384A JP S60250247 A JPS60250247 A JP S60250247A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- oxide
- ion conductive
- conductive solid
- oxygen ion
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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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】
本発明は酸素センサー、特に高い導電性を有する新規な
物質を用いた酸素センサーに係るものである。
物質を用いた酸素センサーに係るものである。
酸素センサーは例えば自動車エンジンの燃焼系統に存在
する酸素の量を測定して燃焼効率を知ったり、その他各
種の酸素存在量を比較的簡単な方法で確実に知る素子と
して各方面から注目されている。
する酸素の量を測定して燃焼効率を知ったり、その他各
種の酸素存在量を比較的簡単な方法で確実に知る素子と
して各方面から注目されている。
かかるセンサーの導電材料に用いる酸素イオン導電性固
体電解質としては、Ｙ２Ｏ３やＣａＯ等によって安定化
された所謂安定化ジルコニアが提案され、一部は実用化
されている。
体電解質としては、Ｙ２Ｏ３やＣａＯ等によって安定化
された所謂安定化ジルコニアが提案され、一部は実用化
されている。
センサーとしてのこの種導電材料は、電気伝導度が高い
程応答速度が速く、それだけ応用範囲及び利用価値が高
くなる。
程応答速度が速く、それだけ応用範囲及び利用価値が高
くなる。
処で前記安定化ジルコニアにおいては、電気伝導度が必
ずしも十分高くなく、高温での使用を余儀なくされてい
てｅ ｏ ｏ ’ｃ程度が使用温度の一ド限である。
ずしも十分高くなく、高温での使用を余儀なくされてい
てｅ ｏ ｏ ’ｃ程度が使用温度の一ド限である。
本発明者はかかる点に鑑み、比較的低温において十分満
足し得る電気伝導度を有する物質を見出すことを目的と
して種々研究、検討した結果、特定組成を有する弗化酸
化物が前記目的を達成し得ることを見出した。
足し得る電気伝導度を有する物質を見出すことを目的と
して種々研究、検討した結果、特定組成を有する弗化酸
化物が前記目的を達成し得ることを見出した。
かくして本発明は、一般式ＳｍａＮｄｂＦｏ０４ （但
しａ ＝ ２．１８〜９．８２． ｂ＝ ２．１８〜９
．８２． ｃ＝ １２〜２９．４５． ｄ＝３．２５〜
１２ で、ｌｌ−ａ＋ｂ 〜１２． ｃ＋２ｄ＝ ３ｆ
３）で示される酸素イオン導電性固体電解質を用いた酸
素センサーを提供するにある。
しａ ＝ ２．１８〜９．８２． ｂ＝ ２．１８〜９
．８２． ｃ＝ １２〜２９．４５． ｄ＝３．２５〜
１２ で、ｌｌ−ａ＋ｂ 〜１２． ｃ＋２ｄ＝ ３ｆ
３）で示される酸素イオン導電性固体電解質を用いた酸
素センサーを提供するにある。
本発明に用いられる前記固体電解質は、これをカチオン
、アニオンの夫々のイオン比率で表わすと、Ｓｍ／Ｎｄ
＝０．２２２〜４．５ 、Ｆ／１１〜１〜９である。
、アニオンの夫々のイオン比率で表わすと、Ｓｍ／Ｎｄ
＝０．２２２〜４．５ 、Ｆ／１１〜１〜９である。
そしてこれら固体電解質の組成範囲中、ａ 〜４−８
、ｂ＝４〜８ 、ｃ＝１８〜２４． ｄ＝Ｅｉ〜９で、
目、 ａ＋ｂ ＝ ＋２ Ｊｌ−ｃ＋２ｄ＝３６を採用
する場合には、特に高い導電性を示すので特に好ましい
。又これをカチオン、アニオンの夫々イオン比率で表わ
すと、Ｓｍ／ Ｎｄ＝ ０．５−２． Ｆ／ ０＝２〜
４に相当する。これら固体電解質は、従来提案されてい
たそれらよりも低温において十分高い導電性を有する利
点がある。
、ｂ＝４〜８ 、ｃ＝１８〜２４． ｄ＝Ｅｉ〜９で、
目、 ａ＋ｂ ＝ ＋２ Ｊｌ−ｃ＋２ｄ＝３６を採用
する場合には、特に高い導電性を示すので特に好ましい
。又これをカチオン、アニオンの夫々イオン比率で表わ
すと、Ｓｍ／ Ｎｄ＝ ０．５−２． Ｆ／ ０＝２〜
４に相当する。これら固体電解質は、従来提案されてい
たそれらよりも低温において十分高い導電性を有する利
点がある。
本発明に用いられる酸素イオン導電性固体電解質の製法
は、醇化ネオジムと共に弗化サマリウム若しくは醇化サ
マリウムと弗化ネオジムを粉砕混合し、不活性ガス雰囲
気下１２００〜１４００°Ｃに２〜６時間程度保持せし
めることにより得ることか出来る。例えばＳｍ６ Ｎｄ
６ Ｆ１ａ ０９を得る場合には、１モルのＮｄ２Ｏ３
と２モルのＳｍＦ３、若しくは１モルのＳＩｌ＋２０３
と２モルのＮｄＦ３を粉砕混合し、アルゴンガス雰囲気
−ドに１３５０°Ｃにおいて３〜４時間時間位成せしめ
ることにより容易に得ることが出来る。
は、醇化ネオジムと共に弗化サマリウム若しくは醇化サ
マリウムと弗化ネオジムを粉砕混合し、不活性ガス雰囲
気下１２００〜１４００°Ｃに２〜６時間程度保持せし
めることにより得ることか出来る。例えばＳｍ６ Ｎｄ
６ Ｆ１ａ ０９を得る場合には、１モルのＮｄ２Ｏ３
と２モルのＳｍＦ３、若しくは１モルのＳＩｌ＋２０３
と２モルのＮｄＦ３を粉砕混合し、アルゴンガス雰囲気
−ドに１３５０°Ｃにおいて３〜４時間時間位成せしめ
ることにより容易に得ることが出来る。
又これら、固体電解質の形状（（Ｊ与は、例えば薄ＨＱ
状物を得る際にはプラズマ溶用法、真空蒸着法、スパッ
タリング法等を、比較的厚い形状の場合にはホットプレ
ス法、ラバープレス法。
状物を得る際にはプラズマ溶用法、真空蒸着法、スパッ
タリング法等を、比較的厚い形状の場合にはホットプレ
ス法、ラバープレス法。
熱間静水圧焼結法等ヶ適宜採用することが出来る。
本発明に用いられる固体電解質の厚さは一般にｌ ＩＬ
〜５１程度が適当である。厚さが前記範囲に満たない場
合には、不均一でガス漏れが起り易いものとなり、逆に
前記範囲を超える場合には抵抗損失が著しく大きくなる
虞れがあるので何れも好ましくない。
〜５１程度が適当である。厚さが前記範囲に満たない場
合には、不均一でガス漏れが起り易いものとなり、逆に
前記範囲を超える場合には抵抗損失が著しく大きくなる
虞れがあるので何れも好ましくない。
又、本発明に用いられる陽極の材質としては、例えば白
金、銀、コバルト或はしａｃｏ０３などのペロブスカイ
ト系材料等が又陰極の材質としては例えば白金、銀、ニ
ッケルなど金属系材料或はペロブスカイト系酸化物材料
等を適宜採用することが出来る。
金、銀、コバルト或はしａｃｏ０３などのペロブスカイ
ト系材料等が又陰極の材質としては例えば白金、銀、ニ
ッケルなど金属系材料或はペロブスカイト系酸化物材料
等を適宜採用することが出来る。
又これら陰、陽極は何れもガスが透過することが必要で
あり、この為これら電極の有する物性としては、多孔質
で半融しにくく固体電解質との密着性がよいものを採用
するのが適当である。
あり、この為これら電極の有する物性としては、多孔質
で半融しにくく固体電解質との密着性がよいものを採用
するのが適当である。
又、これら電極の厚さは一般に千人〜 １００ＩＬ程度
を採用するのが適当である。
を採用するのが適当である。
これらの電極は固体電解質に対しスクリーン印刷法、ス
パッタリング法等の手段により設けることが出来る。
パッタリング法等の手段により設けることが出来る。
次に本発明を実施例により説明する。
実施例１
５ｍ２０３１モルと ＮｄＦ：＋ ２モルの粉末をボー
ルミルを用いて粉砕混合した後、ラバープレスを用いて
直径２０ｍｍ、厚さ２ＩＩｌｌｌのペレットに成型した
。これをアルゴン雰囲気中１３５０℃で３．５時間焼結
した。この成型体をＸ線回折にかけた結果は＆１１図に
示す通りであり、組成はＳｍ６ Ｎｄ６Ｆｌｅ ｏ９の
焼結体であった。これにｐｔ粉末を焼き伺けた後さらに
ｐｔリード線を取りつけ、焼結アルミナ製チューブにア
ルミナセメントを用いて装着し酸素センサーを作製した
。
ルミルを用いて粉砕混合した後、ラバープレスを用いて
直径２０ｍｍ、厚さ２ＩＩｌｌｌのペレットに成型した
。これをアルゴン雰囲気中１３５０℃で３．５時間焼結
した。この成型体をＸ線回折にかけた結果は＆１１図に
示す通りであり、組成はＳｍ６ Ｎｄ６Ｆｌｅ ｏ９の
焼結体であった。これにｐｔ粉末を焼き伺けた後さらに
ｐｔリード線を取りつけ、焼結アルミナ製チューブにア
ルミナセメントを用いて装着し酸素センサーを作製した
。
これを石英製の炉心管を有する電気炉に挿入し、 ６０
０°Ｃに加熱保持した後、内側に基準ガスとして空気を
１００ｍ ｌ ／ ｍｉｎで供給し、外側には１０％、
１％、１１０００ｐｐ 、 １１００ｐｐ、１０ｐｐｍ
の酸素を含むアルゴンガスを供給し、各々の被検ガス中
の酸素濃度に対する起電力および応答時間を測定した。
０°Ｃに加熱保持した後、内側に基準ガスとして空気を
１００ｍ ｌ ／ ｍｉｎで供給し、外側には１０％、
１％、１１０００ｐｐ 、 １１００ｐｐ、１０ｐｐｍ
の酸素を含むアルゴンガスを供給し、各々の被検ガス中
の酸素濃度に対する起電力および応答時間を測定した。
ここで応答時間は平衡起電力の９０％電位変化に要する
時間を表わす。
時間を表わす。
その結果得られた被検ガス中の酸素量に対応する起電力
及び応答時間を下表に示す。
及び応答時間を下表に示す。
０２％ 起電力（ｍＶ） 応答時１ＪＩ（秒）１０ １
４．０ ３０ １ ５７．１ ２０ ０、 ＋ １００．６ ２０ ０．０１ １４３．８ ２０ ０．００１ １８７．０ ２０ 実施例２ ０．２５モルの９１１１２０３粉末と０．７５モル（７
） ＮｄＦ３粉末を実施例１と同じ方法で混合、成型、
焼成して実施例１を得た全く同じ形状の焼結体を得た。
４．０ ３０ １ ５７．１ ２０ ０、 ＋ １００．６ ２０ ０．０１ １４３．８ ２０ ０．００１ １８７．０ ２０ 実施例２ ０．２５モルの９１１１２０３粉末と０．７５モル（７
） ＮｄＦ３粉末を実施例１と同じ方法で混合、成型、
焼成して実施例１を得た全く同じ形状の焼結体を得た。
この焼結体をＸ線回折にかけた結果は第２図に示す通り
であり、組成は５Ｉ１１４．８ Ｎｄ ７．２ Ｆ２］
、６０７．２であった。これを用いて酸素センサーを作
製し実施例１と同じ条件で応答時間を測定した。
であり、組成は５Ｉ１１４．８ Ｎｄ ７．２ Ｆ２］
、６０７．２であった。これを用いて酸素センサーを作
製し実施例１と同じ条件で応答時間を測定した。
その結果、得られた被検ガス中の酸素量に対応する起電
力及び応答時間を下表に示す。
力及び応答時間を下表に示す。
０２％ 起電力（ｍＶ） 応答時間（秒）１０ １３．
５ ２５ １ ５６．８ ２０ ０、１ １００．８ ２０ ０．０１ １４３．５ ２５ ０．００！ １８７．２ ２０
５ ２５ １ ５６．８ ２０ ０、１ １００．８ ２０ ０．０１ １４３．５ ２５ ０．００！ １８７．２ ２０
第１．２図は実施例中に示された本発明に用いられた組
成物のＸ線回折図である。 代理人萩 Ｂ’ｊｆ３−
成物のＸ線回折図である。 代理人萩 Ｂ’ｊｆ３−
Claims (1)
- １、一般式５ＩＩｌａＮｄｂＦｏＯｄ（但しａ＝２．１
８〜９．８２゜ｂ ＝２．１８〜９．８２． ｃ＝１２
〜２９．４５． ｄ＝３．２５〜１２で、且ａ＋ ｂ
＝ １２． ｃ＋ ２ｄ＝ ３８）で示される酸素イオ
ン導電性固体電解質を用いた酸素センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106403A JPS60250247A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 酸素センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106403A JPS60250247A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 酸素センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60250247A true JPS60250247A (ja) | 1985-12-10 |
Family
ID=14432715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59106403A Pending JPS60250247A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 酸素センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60250247A (ja) |
-
1984
- 1984-05-28 JP JP59106403A patent/JPS60250247A/ja active Pending
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