JPS60256045A - 酸素センサ用電極 - Google Patents
酸素センサ用電極Info
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- JPS60256045A JPS60256045A JP59110709A JP11070984A JPS60256045A JP S60256045 A JPS60256045 A JP S60256045A JP 59110709 A JP59110709 A JP 59110709A JP 11070984 A JP11070984 A JP 11070984A JP S60256045 A JPS60256045 A JP S60256045A
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- electrode
- oxygen sensor
- oxygen
- solid electrolyte
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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
- G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
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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】
（産業上の利用分野）
この発明は、酸素イオン伝導性固体電解質を用いて酸素
濃淡電池の原理により酸素濃度を検出する酸素センサの
電極として好適に使用される酸素センサ用電極に関する
ものである。
濃淡電池の原理により酸素濃度を検出する酸素センサの
電極として好適に使用される酸素センサ用電極に関する
ものである。
（従来技術）
従来、この種の酸素センサに用いられる電極材料として
は、白金を主体としてこれにロジウムを加えた合金があ
った（特開昭５０−１３２９９０号公報）。
は、白金を主体としてこれにロジウムを加えた合金があ
った（特開昭５０−１３２９９０号公報）。
しかしながら、このような従来の酸素センサ用電極材料
を用いた酸素センサにあっては、酸素センサの応答速度
が遅いという欠点があった。そして、特に酸素イオン伝
導性固体電解質に多孔体を用いた酸素センサにおいては
、排ガス雰囲気がリッチ雰囲気からり一ン雰囲気に変化
した直後あるいは反対にリーン雰囲気からリッチ雰囲気
に変化した直後のセンサ出力は、前記多孔体内をガスが
拡散するため時間とともに減少するが、この場合に応答
速度が遅いと前述したセンサの出力減衰との区別がつか
なくなるという問題点もあった。
を用いた酸素センサにあっては、酸素センサの応答速度
が遅いという欠点があった。そして、特に酸素イオン伝
導性固体電解質に多孔体を用いた酸素センサにおいては
、排ガス雰囲気がリッチ雰囲気からり一ン雰囲気に変化
した直後あるいは反対にリーン雰囲気からリッチ雰囲気
に変化した直後のセンサ出力は、前記多孔体内をガスが
拡散するため時間とともに減少するが、この場合に応答
速度が遅いと前述したセンサの出力減衰との区別がつか
なくなるという問題点もあった。
（発明の目的）
この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、酸素イオン伝導性固体電解質を用いた酸素セン
サの電極として使用した場合に、当該酸素センサの応答
速度を従来よりもかなり速めることができる酸素センサ
用電極を提供することを目的としている。
もので、酸素イオン伝導性固体電解質を用いた酸素セン
サの電極として使用した場合に、当該酸素センサの応答
速度を従来よりもかなり速めることができる酸素センサ
用電極を提供することを目的としている。
（発明の構成）
この発明は、酸素イオン伝導性固体電解質な用いて酸素
濃淡電池の原理を応用することにより酸素濃度を検出す
る酸素センサにおいて、前記電池を構成する電極に、白
金を主体としてこれにロジウムを加え、さらに希土類元
素酸化物のうちの少なくとも１種類を添加した導電性材
料を用いるようにしたことを特徴とし、前記希土類酸化
物を添加することによって電極の触媒活性を高めて酸素
センサの応答速度を速めるようにしたことを特徴として
いる。
濃淡電池の原理を応用することにより酸素濃度を検出す
る酸素センサにおいて、前記電池を構成する電極に、白
金を主体としてこれにロジウムを加え、さらに希土類元
素酸化物のうちの少なくとも１種類を添加した導電性材
料を用いるようにしたことを特徴とし、前記希土類酸化
物を添加することによって電極の触媒活性を高めて酸素
センサの応答速度を速めるようにしたことを特徴として
いる。
この発明が適用される酸素センサを構成する酸素イオン
伝導性固体電解質としては、従来既知のものが使用され
、この発明においては特に限定されない。
伝導性固体電解質としては、従来既知のものが使用され
、この発明においては特に限定されない。
また、白金を主体とする電極に対するロジウム添加量は
１〜３０重景％程度とすることが望ましい。
１〜３０重景％程度とすることが望ましい。
さらに、前記白金を主体とする電極に添加する希土類元
素酸化物としては、Ｙを含む希土類元素の酸化物を使用
することができる。この場合、希土類元素酸化物の添加
量は、１種類以上の希土類元素酸化物の合計で、上記し
た電極の触媒活性を高めるために１重量％以上添加する
ことが望ましい。しかし、あまり添加量が多すぎると導
電性が低下するので１５重量％以下とすることが望まし
い。
素酸化物としては、Ｙを含む希土類元素の酸化物を使用
することができる。この場合、希土類元素酸化物の添加
量は、１種類以上の希土類元素酸化物の合計で、上記し
た電極の触媒活性を高めるために１重量％以上添加する
ことが望ましい。しかし、あまり添加量が多すぎると導
電性が低下するので１５重量％以下とすることが望まし
い。
さらにまた、酸素イオン伝導性固体電解質に電極を設け
る手段としては、例えば、所定電極成分のペーストを作
成したのち乾燥して焼結させる方法などがあるが、他の
手段例えば物理的蒸着法などによることもでき、特に限
定されない。なお、上記した白金にロジウムと希土類酸
化物とを添加した電極材料は、とくに被測定雰囲気に接
する側の電極に用いると有効であり、すべての電極に上
記希土類酸化物を含む電極材料を用いなくともよい。
る手段としては、例えば、所定電極成分のペーストを作
成したのち乾燥して焼結させる方法などがあるが、他の
手段例えば物理的蒸着法などによることもでき、特に限
定されない。なお、上記した白金にロジウムと希土類酸
化物とを添加した電極材料は、とくに被測定雰囲気に接
する側の電極に用いると有効であり、すべての電極に上
記希土類酸化物を含む電極材料を用いなくともよい。
（実施例１）
第１図はこの発明の実施例において製造した酸素イオン
伝導性固体電解質を用いた積層型酸素センサの模式的断
面図である。
伝導性固体電解質を用いた積層型酸素センサの模式的断
面図である。
この酸素センサ１は、アルミナ基板２内に白金等よりな
る保温用ヒータ３を埋設すると共に、前記基板２上に、
安定化ジルコニアよりなる酸素イオン伝導性固体電解質
を用いた中間層４、第■電極５、安定化ジルコニアより
なる酸素イオン伝導性固体電解質６、第■電極７を順次
積層し、スピネル等よりなる多孔質保護層８で全面を被
覆した構造をなすものである。
る保温用ヒータ３を埋設すると共に、前記基板２上に、
安定化ジルコニアよりなる酸素イオン伝導性固体電解質
を用いた中間層４、第■電極５、安定化ジルコニアより
なる酸素イオン伝導性固体電解質６、第■電極７を順次
積層し、スピネル等よりなる多孔質保護層８で全面を被
覆した構造をなすものである。
そして、この実施例１においては、第■電極５にＰＬ−
１９％Ｒｈペーストを用いると共に、第■電極７にＰＬ
−１９％Ｒｈ−７％ＣｅＯ２ペーストを用い、それぞれ
印刷を行ったのち乾燥して焼結したものを用いた。
１９％Ｒｈペーストを用いると共に、第■電極７にＰＬ
−１９％Ｒｈ−７％ＣｅＯ２ペーストを用い、それぞれ
印刷を行ったのち乾燥して焼結したものを用いた。
この酸素センサ１には、第２図に示すように、３木の白
金等よりなるリード線９ ａ＋ ９ ｂ 、 ９ ｃが
設けられ、一方のリード線２ａはリード線接合部２ａで
保温用ヒータ３の一端側に電気的に接続され、中央のリ
ード１Ｊｉ９ｂはリード線接合部２ｂで第■電極５に接
続され、他方のリード線２Ｃはリート線接合部２Ｃで前
記保温用ヒータ３の他端側および第■電極７に接続され
ている。
金等よりなるリード線９ ａ＋ ９ ｂ 、 ９ ｃが
設けられ、一方のリード線２ａはリード線接合部２ａで
保温用ヒータ３の一端側に電気的に接続され、中央のリ
ード１Ｊｉ９ｂはリード線接合部２ｂで第■電極５に接
続され、他方のリード線２Ｃはリート線接合部２Ｃで前
記保温用ヒータ３の他端側および第■電極７に接続され
ている。
このような構造の酸素センサ１は、例えば第３図に示す
ような酸素センサホルダ１０を使用してリード線９ ａ
＋りす、９ｃを取り出し、自動車用内燃機関の排気管
に取付けられてルーパー１１を通して流入した排ガス中
の酸素法度を測定する。
ような酸素センサホルダ１０を使用してリード線９ ａ
＋りす、９ｃを取り出し、自動車用内燃機関の排気管
に取付けられてルーパー１１を通して流入した排ガス中
の酸素法度を測定する。
そして、被測定雰囲気中の酸素濃度の測定は、リード線
りａ、９ｃを介して保温用ヒータ３に電圧をかけること
によって当該酸素センサ１を適温に保持すると共に、リ
ード線９ｂ、９ｃを介して酸素イオン伝導性固体電解質
６の両表面における酸素分圧の差により発生する起電力
を測定することによっておこなわれる。
りａ、９ｃを介して保温用ヒータ３に電圧をかけること
によって当該酸素センサ１を適温に保持すると共に、リ
ード線９ｂ、９ｃを介して酸素イオン伝導性固体電解質
６の両表面における酸素分圧の差により発生する起電力
を測定することによっておこなわれる。
（実施例２）
この実施例では、実施例１に示した構造の酸素センサ１
において、第１電極５にＰｔ−１９％Ｒｈペーストを用
いると共に、第■電極７に、ｐｔ−１９％Ｒｈ−７％Ｙ
２Ｏ３ペーストを用い、それぞれ印刷を行なったのち乾
燥して焼結したものを用いた。
において、第１電極５にＰｔ−１９％Ｒｈペーストを用
いると共に、第■電極７に、ｐｔ−１９％Ｒｈ−７％Ｙ
２Ｏ３ペーストを用い、それぞれ印刷を行なったのち乾
燥して焼結したものを用いた。
（比較例）
比較のために、実施例１に示した構造の酸素センサ１に
おいて、第■電極５および８ＩＩ電極７の両方に、Ｐｔ
−２０％Ｒｈペーストを用い、それぞれ印刷を行なった
のち乾燥して焼結したものを用いた。
おいて、第■電極５および８ＩＩ電極７の両方に、Ｐｔ
−２０％Ｒｈペーストを用い、それぞれ印刷を行なった
のち乾燥して焼結したものを用いた。
（評価試験）
次に、実施例１．２および比較例において製造した各酸
素センサ１を用い、プロパン排ガス中にて実用試験を行
なって応答速度および出力減衰時定数を測定した。こら
れの結果をそれぞれ第４図および第５図に示す。
素センサ１を用い、プロパン排ガス中にて実用試験を行
なって応答速度および出力減衰時定数を測定した。こら
れの結果をそれぞれ第４図および第５図に示す。
これらの試験において、立上がり応答速度は。
第６図に示すように、排ガス温度二８５０℃。
ヒータ電圧：４．５Ｖで、Ｃｏ２ ：１２．８％のリー
ン雰囲気をＣＯ：１％のリッチ雰囲気に代えたときに酸
素センサ１の出力に表われる最大起電力の２５％から７
５％の間の傾きをＶＯ文ｔ／Ｓｅｃで示した。同様に、
立下がり応答速度は、同じく排ガス温度＝８５０°Ｃ，
ヒータ電圧。
ン雰囲気をＣＯ：１％のリッチ雰囲気に代えたときに酸
素センサ１の出力に表われる最大起電力の２５％から７
５％の間の傾きをＶＯ文ｔ／Ｓｅｃで示した。同様に、
立下がり応答速度は、同じく排ガス温度＝８５０°Ｃ，
ヒータ電圧。
４．５■で、ＣＯ：１％のリッチ雰囲気からＣＯ２：１
２．８％のリーン雰囲気に代えたときに酸素センサ１の
出力に表われる最大起電力の２５％から７５％の間の傾
きをＶＯ文ｔ ／ ｓ ｅ ｃで示した。
２．８％のリーン雰囲気に代えたときに酸素センサ１の
出力に表われる最大起電力の２５％から７５％の間の傾
きをＶＯ文ｔ ／ ｓ ｅ ｃで示した。
第４図に示すように、実施例１．２において製造した本
発明品は比較例において製造した従来品よりも立上がり
応答速度および立下がり応答速度とも速くなっていて優
れたものであることがわかる。
発明品は比較例において製造した従来品よりも立上がり
応答速度および立下がり応答速度とも速くなっていて優
れたものであることがわかる。
一方、この試験において、出力減衰時定数は、第７図に
示すように、排ガス温度二８５０℃。
示すように、排ガス温度二８５０℃。
ヒータ電圧：１０．５Ｖで、Ｃｏ、＋１２．８％のリー
ン雰囲気をＣＯ：１％のリッチ雰囲気に代えたときに酸
素センサ１の出力に表われる最大起電力から最大起電力
の３７％の出力に減衰するまでの時間を秒で示した。
ン雰囲気をＣＯ：１％のリッチ雰囲気に代えたときに酸
素センサ１の出力に表われる最大起電力から最大起電力
の３７％の出力に減衰するまでの時間を秒で示した。
第５図に示すように、本発明品の方が従来品よりも出力
減衰時定数か大きくなっていることがわかる。
減衰時定数か大きくなっていることがわかる。
（発明の効果）
以上説明してきたように、この発明によれば、酸素イオ
ン伝導性固体電解質を用いて酸素濃淡電池の原理により
酸素濃度を検出する酸素センサにおいて、前記電池を構
成する電極に、白金を主体としてこれにロジウムを加え
、さらに希土類元素酸化物のうちの少なくとも一種類を
添加した導電性材料を用いるようにしたから、酸素セン
サの応答速度を従来よりも速くすることができ、とくに
、多孔質の酸素イオン伝導性固体電解質を用いた酸素セ
ンサにおいては出力減衰時定数を変えないかまたはむし
ろ良くしながら、立上がり応答速度および立下がり応答
速度を速くすることができるという著しく優れた効果が
得られる。
ン伝導性固体電解質を用いて酸素濃淡電池の原理により
酸素濃度を検出する酸素センサにおいて、前記電池を構
成する電極に、白金を主体としてこれにロジウムを加え
、さらに希土類元素酸化物のうちの少なくとも一種類を
添加した導電性材料を用いるようにしたから、酸素セン
サの応答速度を従来よりも速くすることができ、とくに
、多孔質の酸素イオン伝導性固体電解質を用いた酸素セ
ンサにおいては出力減衰時定数を変えないかまたはむし
ろ良くしながら、立上がり応答速度および立下がり応答
速度を速くすることができるという著しく優れた効果が
得られる。
第１図は酸素イオン伝導性固体電解質を用いた積層型酸
素センサの構造例を示す模式的断面図、第２図は第１図
の酸素センサの模式的平面、第３図は酸素センサホルダ
の構造例を示す断面図、第４図は本発明品の従来品との
応答速度の比較を調べた結果を示すグラフ、第５図は本
発明品と従来品との出力減衰時定数の比較を調べた結果
を示すグラフ、第６図は第４図に示した立上がり応答速
度および立下がり応答速度の測定法を示す説明図、第７
図は第５図に示した出力減衰時定数の測定法を示す説明
図である。 １・・・酸素センサ、 ５．７・・・電極、 ６・・・酸素イオン伝導性固体電解質。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
素センサの構造例を示す模式的断面図、第２図は第１図
の酸素センサの模式的平面、第３図は酸素センサホルダ
の構造例を示す断面図、第４図は本発明品の従来品との
応答速度の比較を調べた結果を示すグラフ、第５図は本
発明品と従来品との出力減衰時定数の比較を調べた結果
を示すグラフ、第６図は第４図に示した立上がり応答速
度および立下がり応答速度の測定法を示す説明図、第７
図は第５図に示した出力減衰時定数の測定法を示す説明
図である。 １・・・酸素センサ、 ５．７・・・電極、 ６・・・酸素イオン伝導性固体電解質。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- （１）酸素イオン伝導性固体電解質を用いて酸素濃淡電
池の原理により酸素濃度を検出する酸素センサにおいて
、前記電池を構成する電極に、白金を主体としてこれに
ロジウムを加え、さらに希土類元素酸化物のうちの少な
くとも一種類を添加した導電性材料を用いたことを特徴
とする酸素センサ用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59110709A JPS60256045A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 酸素センサ用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59110709A JPS60256045A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 酸素センサ用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60256045A true JPS60256045A (ja) | 1985-12-17 |
Family
ID=14542469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59110709A Pending JPS60256045A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 酸素センサ用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60256045A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4834051A (en) * | 1987-03-13 | 1989-05-30 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Oxygen sensor and an air-fuel ratio control apparatus of an internal combustion engine using the same |
| JPH01184457A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-24 | Ngk Insulators Ltd | 酸素センサ素子 |
| FR2837576A1 (fr) * | 2002-02-28 | 2003-09-26 | Ngk Spark Plug Co | Element prismatique formant un organe ceramique de chauffage d'un element capteur de gaz, element de gaz, et leur procede de fabrication |
| JP2004502170A (ja) * | 2000-06-24 | 2004-01-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Ｏ２を排出するためのＰｔ／Ａｕ電極およびその製造方法 |
-
1984
- 1984-06-01 JP JP59110709A patent/JPS60256045A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4834051A (en) * | 1987-03-13 | 1989-05-30 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Oxygen sensor and an air-fuel ratio control apparatus of an internal combustion engine using the same |
| JPH01184457A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-24 | Ngk Insulators Ltd | 酸素センサ素子 |
| JP2004502170A (ja) * | 2000-06-24 | 2004-01-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Ｏ２を排出するためのＰｔ／Ａｕ電極およびその製造方法 |
| JP4763220B2 (ja) * | 2000-06-24 | 2011-08-31 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Ｏ２を排出するためのＰｔ／Ａｕ電極およびその製造方法 |
| FR2837576A1 (fr) * | 2002-02-28 | 2003-09-26 | Ngk Spark Plug Co | Element prismatique formant un organe ceramique de chauffage d'un element capteur de gaz, element de gaz, et leur procede de fabrication |
| CN100416267C (zh) * | 2002-02-28 | 2008-09-03 | 日本特殊陶业株式会社 | 棱柱形陶瓷加热体,棱柱形气体传感元件及其制造方法 |
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