JPS62257046A - 水素センサ - Google Patents
水素センサInfo
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- JPS62257046A JPS62257046A JP10059786A JP10059786A JPS62257046A JP S62257046 A JPS62257046 A JP S62257046A JP 10059786 A JP10059786 A JP 10059786A JP 10059786 A JP10059786 A JP 10059786A JP S62257046 A JPS62257046 A JP S62257046A
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- catalytic metal
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
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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）
本発明は、触媒金属内に解離吸着した水素原子による固
体化合物の還元で生じた光吸収量の変化を利用して水素
又含水素化合物ガスを検出するようにした水素センサに
関する。
体化合物の還元で生じた光吸収量の変化を利用して水素
又含水素化合物ガスを検出するようにした水素センサに
関する。
（従来技術）
近年、クリーンエネルギとして水素が有望視されており
、その効率的利用方法の研究と相俟って水素自体を検出
する水素センサの研究開発が押し進められている。
、その効率的利用方法の研究と相俟って水素自体を検出
する水素センサの研究開発が押し進められている。
本願発明者等は既に特願昭５８−１４７７４９号におい
て、触媒金属内に解離吸着した水素原子による固体化合
物の還元による光吸収量の変化を利用して水素を安全に
検出することのできる水素センサを提案している。これ
によれば水素又含水素化合物ガスを解離吸着するパラジ
ウムＰｄ等の触媒金属と、三酸化タンゲス゛アンＷＯ３
等の固体化合物とを積層に形成し、触媒金属からの水素
原子か固体化合物内に浸入すると、還元作用により水素
ガスの濃度に応じて光吸収量が変化する。こ光吸収量の
変化に基づき水素ガスを光学的に検出するＪ、うにして
いる。
て、触媒金属内に解離吸着した水素原子による固体化合
物の還元による光吸収量の変化を利用して水素を安全に
検出することのできる水素センサを提案している。これ
によれば水素又含水素化合物ガスを解離吸着するパラジ
ウムＰｄ等の触媒金属と、三酸化タンゲス゛アンＷＯ３
等の固体化合物とを積層に形成し、触媒金属からの水素
原子か固体化合物内に浸入すると、還元作用により水素
ガスの濃度に応じて光吸収量が変化する。こ光吸収量の
変化に基づき水素ガスを光学的に検出するＪ、うにして
いる。
（発明が解決しにうとする問題点）
しかしながら、このような水素センサ゛においては、第
４図に示すように、監視区域の雰囲気中に含まれる水素
又は含水素化合物ガスの接触を受けたとぎに水素原子に
よる還元で固体化合物の光吸収量は速やかに変化し、立
上がり時間は比較的短い時間であるにもかかわらず、水
素ガスが雰囲気中から無くなった場合に固定化合物の光
吸収量が元の状態に回復するまでの立下がり時間は触媒
金属内の自然拡散によって固体化合物の光吸収量の回復
を待つ方式をとっているため、比較的長い時間（例えば
立上がり時間の３〜５１６程度）を要していしまい、全
体として測定に要する測定所要時間が長くなってしまう
という問題があった。
４図に示すように、監視区域の雰囲気中に含まれる水素
又は含水素化合物ガスの接触を受けたとぎに水素原子に
よる還元で固体化合物の光吸収量は速やかに変化し、立
上がり時間は比較的短い時間であるにもかかわらず、水
素ガスが雰囲気中から無くなった場合に固定化合物の光
吸収量が元の状態に回復するまでの立下がり時間は触媒
金属内の自然拡散によって固体化合物の光吸収量の回復
を待つ方式をとっているため、比較的長い時間（例えば
立上がり時間の３〜５１６程度）を要していしまい、全
体として測定に要する測定所要時間が長くなってしまう
という問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、水素
又は含水素化合物ガスを解離吸着する触媒金属と、この
触媒金属中の水素原子により還元されて光吸収量が変化
プる固体化合物との積層構造をもつ検出素子を有する常
温動作型の水素センサの検出示器の検出動作後の回復応
答上を改善することにより、水素検出に要する検出所要
時間を短縮することのできる水素センサを提供すること
を目的とする。
又は含水素化合物ガスを解離吸着する触媒金属と、この
触媒金属中の水素原子により還元されて光吸収量が変化
プる固体化合物との積層構造をもつ検出素子を有する常
温動作型の水素センサの検出示器の検出動作後の回復応
答上を改善することにより、水素検出に要する検出所要
時間を短縮することのできる水素センサを提供すること
を目的とする。
この目的を達成するため本発明は、水素又は含水素化合
物ガスを解離吸着する触媒金属と、この触媒金属中の水
素原子により還元される固体化合物との積層構造を備え
、触媒金属前面に空気中の水分子を吸着する親水性膜を
設けるようにしたものである。
物ガスを解離吸着する触媒金属と、この触媒金属中の水
素原子により還元される固体化合物との積層構造を備え
、触媒金属前面に空気中の水分子を吸着する親水性膜を
設けるようにしたものである。
（実施例）
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示した断面図である。まず
構成を説明すると、２は透明なガラス等を用いた基板で
あり、このガラス基板２の表面には固体化合物３として
、例えば三酸化タングステン（ＷＯ３）を所定の厚さに
蒸着し、続いて固体化合物３の上にパラジウム（Ｐｄ
）で成る触媒金属４を透明性を保つ程度に薄く蒸着して
いる。このように水素または含水素化合物ガスを解離吸
着する触媒金属４と触媒金属４からの水素原子により還
元される固体化合物３との積層構造を備え、更に触媒金
属４の前面には空気中の水分子を吸着する親水性膜５を
設けている。
構成を説明すると、２は透明なガラス等を用いた基板で
あり、このガラス基板２の表面には固体化合物３として
、例えば三酸化タングステン（ＷＯ３）を所定の厚さに
蒸着し、続いて固体化合物３の上にパラジウム（Ｐｄ
）で成る触媒金属４を透明性を保つ程度に薄く蒸着して
いる。このように水素または含水素化合物ガスを解離吸
着する触媒金属４と触媒金属４からの水素原子により還
元される固体化合物３との積層構造を備え、更に触媒金
属４の前面には空気中の水分子を吸着する親水性膜５を
設けている。
ここで触媒金属４の表面に親水性膜５を設ける理由は以
下の通りである。
下の通りである。
本願発明者等が別出願で明らかとするように、種々の実
験の結果から、固体化合物３と触媒金属４とによる積層
構造を備えた素子１に対して水蒸気等を供給する等して
索子１の表面を高湿度状態に保持すると、素子１の回復
応答性が改善されることに着目して素子１、即ち触媒金
属４の前面に空気中の水分子を吸着する親水性ＰＡ５を
設けて外部から水蒸気等を供給することなく、素子１の
表面を高湿度状態に保持すると同等の機能を与えるよう
にしたものである。
験の結果から、固体化合物３と触媒金属４とによる積層
構造を備えた素子１に対して水蒸気等を供給する等して
索子１の表面を高湿度状態に保持すると、素子１の回復
応答性が改善されることに着目して素子１、即ち触媒金
属４の前面に空気中の水分子を吸着する親水性ＰＡ５を
設けて外部から水蒸気等を供給することなく、素子１の
表面を高湿度状態に保持すると同等の機能を与えるよう
にしたものである。
この親水性膜５としては、例えばシリカ膜（ＳｉＯ２）
、若しくは適宜の乾燥剤を緻密に且つ透明性を保つ程度
に簿く形成した膜等が用いられる。
、若しくは適宜の乾燥剤を緻密に且つ透明性を保つ程度
に簿く形成した膜等が用いられる。
この乾燥剤としては、例えば五酸化リン、塩化カルシウ
ム、若しくは水酸化ナトリウム等が用いられる。
ム、若しくは水酸化ナトリウム等が用いられる。
また、固体化合物３としては三酸化タングステン（ＷＯ
３〉の他に例えば三酸化モリブデン（ＭｏＯ２）、二酸
化チタン（Ｔ ｉ ０２ ＞ 、水酸化イリジウム（Ｉ
ｒ （０１−（）ｎ ）、若しくは五酸化バナジウム（
Ｖ２Ｏ３）等が用いられ、また触媒金属４としてはパラ
ジウム（Ｐｄ）の他に例えば、白金（Ｐｔ ）等が用い
られる。
３〉の他に例えば三酸化モリブデン（ＭｏＯ２）、二酸
化チタン（Ｔ ｉ ０２ ＞ 、水酸化イリジウム（Ｉ
ｒ （０１−（）ｎ ）、若しくは五酸化バナジウム（
Ｖ２Ｏ３）等が用いられ、また触媒金属４としてはパラ
ジウム（Ｐｄ）の他に例えば、白金（Ｐｔ ）等が用い
られる。
第１図に示した素子１は次のようにして光吸収量が変化
する。
する。
水素ガス（１−１２＞が接触すると、触媒金属４により
水素（Ｈ２）は解離吸着して水素原子を触媒金属４の中
に生成し、この水素原子が固体化合物３の４１に注入さ
れる。触媒金属４による水素原子のトド入を受りた固体
化合物３は、ＨＸ〜ＶＯ３に運元され、色中心密度が変
化し光吸収量が変化する。
水素（Ｈ２）は解離吸着して水素原子を触媒金属４の中
に生成し、この水素原子が固体化合物３の４１に注入さ
れる。触媒金属４による水素原子のトド入を受りた固体
化合物３は、ＨＸ〜ＶＯ３に運元され、色中心密度が変
化し光吸収量が変化する。
この固体化合物３の光吸収量の変化は、水素ガス濃度の
増加に応じて強くなる。勿論、素子１の近傍から水素ガ
スが除去されると固体化合物３に注入されたプロトン（
Ｈ”）が再び扱は出して固体化合物３は光吸収量を減少
し元のように透明な状態に戻る。
増加に応じて強くなる。勿論、素子１の近傍から水素ガ
スが除去されると固体化合物３に注入されたプロトン（
Ｈ”）が再び扱は出して固体化合物３は光吸収量を減少
し元のように透明な状態に戻る。
このような素子１の光吸収現象は、水素ガス（１−１２
＞の他に例えばアンモニアガス（ＮＨ３）、硫化水素ガ
ス（Ｈ２Ｓ）、シランガス（Ｓｉト１４）等の含水素化
合物ガスに対しても同様である。
＞の他に例えばアンモニアガス（ＮＨ３）、硫化水素ガ
ス（Ｈ２Ｓ）、シランガス（Ｓｉト１４）等の含水素化
合物ガスに対しても同様である。
第２図は第１図の素子］を用いた水素ガス検出装置の一
実施例を示した説明図である。
実施例を示した説明図である。
第２図において素子１はセル８内に配置され、セル８に
は試料ガスを導入するインレット１４と試料ガスを排出
するアウトレット１５を設けると共ｔこ、素子１を挾み
相対する位置に一対の窓１６及び１７を設けている。こ
の一対の窓１６及び１７の外側には、窓１６側に光源７
を、又窓１７側には受光索子９を配ＦＪ シて光源７か
らの光を窓１６、索子１、及び窓１７を介して受光索子
９に入ｒＪＪ−するようにしている。光源７には電源６
が接続され、光源７を連続発光、若しくはパルス発光さ
せている。受光素子９は検出回路１０に接続されており
、受光索子９で得られた透過光量の変化に応じた受光出
力を電気的に検出し、試料ガスに含まれる水素ガスを検
出する。
は試料ガスを導入するインレット１４と試料ガスを排出
するアウトレット１５を設けると共ｔこ、素子１を挾み
相対する位置に一対の窓１６及び１７を設けている。こ
の一対の窓１６及び１７の外側には、窓１６側に光源７
を、又窓１７側には受光索子９を配ＦＪ シて光源７か
らの光を窓１６、索子１、及び窓１７を介して受光索子
９に入ｒＪＪ−するようにしている。光源７には電源６
が接続され、光源７を連続発光、若しくはパルス発光さ
せている。受光素子９は検出回路１０に接続されており
、受光索子９で得られた透過光量の変化に応じた受光出
力を電気的に検出し、試料ガスに含まれる水素ガスを検
出する。
次に第３図を参照して作用を説明する。水素ガス、また
は含水素化合物ガス等の試オニ３１ガスがインレット１
４を介してセル８内に導入されると、固体化合物３の光
吸収量が増大し試料ガス中に含まれる水素ガス濃度に対
応して固体化合物３の光吸収量が変化する。この光吸収
量の変化は第３図に示すように測定開始から即ち、水素
ガスを導入してから、固体化合物３の光吸収量が速やか
に変化し、ぞの立上り時間は比較的短い時間で変化して
ゆき、やがて最大光吸収量ＯＤ ｍａｘに到達する。
は含水素化合物ガス等の試オニ３１ガスがインレット１
４を介してセル８内に導入されると、固体化合物３の光
吸収量が増大し試料ガス中に含まれる水素ガス濃度に対
応して固体化合物３の光吸収量が変化する。この光吸収
量の変化は第３図に示すように測定開始から即ち、水素
ガスを導入してから、固体化合物３の光吸収量が速やか
に変化し、ぞの立上り時間は比較的短い時間で変化して
ゆき、やがて最大光吸収量ＯＤ ｍａｘに到達する。
次に調整バルブ１２を閉鎖して試料ガス、即ち水素ガス
の導入を遮断し、素子１をエアー雰囲気・中に保持する
と第３図に示すように、それまで最大光吸収ｌ Ｑ ［
） ｍａＸの状態におかれた固体化合物３から水素原子
が扱は出し、この水素原子の減少に応じて光吸収量が減
少し、徐々に元の透明な状態に回復する。この回復の速
度は従来例第４図と比較する第３図からも明らかなよう
に、立下り時間は従来の略半分に短縮される。
の導入を遮断し、素子１をエアー雰囲気・中に保持する
と第３図に示すように、それまで最大光吸収ｌ Ｑ ［
） ｍａＸの状態におかれた固体化合物３から水素原子
が扱は出し、この水素原子の減少に応じて光吸収量が減
少し、徐々に元の透明な状態に回復する。この回復の速
度は従来例第４図と比較する第３図からも明らかなよう
に、立下り時間は従来の略半分に短縮される。
（発明の効果）
以上説明してきたように本発明によれば、水素または含
水素化合物ガスを解離吸着する触媒金属と触媒金属中の
水素原子により還元される固体化合物との積層構造を備
え、触媒金属前面に空気中の水分子を吸着する親水性膜
を設けるようにしたことで触媒金属と固体化合物との積
層構造で成る素子自体の回復応答性を改善することがで
き、水素検出に要する検出所要時間を大幅に短縮づるこ
とかできるという効果が１７られる。
水素化合物ガスを解離吸着する触媒金属と触媒金属中の
水素原子により還元される固体化合物との積層構造を備
え、触媒金属前面に空気中の水分子を吸着する親水性膜
を設けるようにしたことで触媒金属と固体化合物との積
層構造で成る素子自体の回復応答性を改善することがで
き、水素検出に要する検出所要時間を大幅に短縮づるこ
とかできるという効果が１７られる。
第１図は本発明の一実施例を示した説明図、第２図は第
１図の実施例を用いた装置構成の一例を示した説明図、
第３図は本発明の特性を示したグラフ、第４図は従来例
の特性を示したグラフである。 １：素子 ２：単板 ３：固体化合物 ４：触媒金属 ５：親水性膜 ６：電源 ７：光源 ８：ヒル ９：受光素子 １０：検出回路 １１：試料カス １２：調整バルブ １４：インレット １５：アウトレット １６．１７：窓
１図の実施例を用いた装置構成の一例を示した説明図、
第３図は本発明の特性を示したグラフ、第４図は従来例
の特性を示したグラフである。 １：素子 ２：単板 ３：固体化合物 ４：触媒金属 ５：親水性膜 ６：電源 ７：光源 ８：ヒル ９：受光素子 １０：検出回路 １１：試料カス １２：調整バルブ １４：インレット １５：アウトレット １６．１７：窓
Claims (1)
- 水素又は含水素化合物ガスを解離吸着する触媒金属と、
該触媒金属中の水素原子により還元される固体化合物と
の積層構造を備え、前記触媒金属前面に空気中の水分子
を吸着する親水性膜を設けたことを特徴とする水素セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10059786A JPH0678987B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 水素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10059786A JPH0678987B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 水素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62257046A true JPS62257046A (ja) | 1987-11-09 |
| JPH0678987B2 JPH0678987B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=14278276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10059786A Expired - Lifetime JPH0678987B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 水素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0678987B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05126747A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-05-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 濃度測定装置及び濃度測定方法 |
| WO2001086266A3 (en) * | 2000-05-05 | 2002-03-21 | Midwest Research Inst | Pd/v2 05 device for colorimetric h2 detection |
| WO2007108276A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | 水素センサ |
| US7910373B2 (en) * | 2000-05-05 | 2011-03-22 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | H2O doped WO3, ultra-fast, high-sensitivity hydrogen sensors |
| US8084265B2 (en) | 2001-05-05 | 2011-12-27 | Alliance for Sustianable Energy, LLC | Method and Pd/V2 O5 device for H2 detection |
| JP2013540998A (ja) * | 2010-08-31 | 2013-11-07 | ユニヴァーシティ オブ セントラル フロリダ リサーチ ファウンデーション，インコーポレーテッド | ケモクロミック水素センサ |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP10059786A patent/JPH0678987B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05126747A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-05-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 濃度測定装置及び濃度測定方法 |
| WO2001086266A3 (en) * | 2000-05-05 | 2002-03-21 | Midwest Research Inst | Pd/v2 05 device for colorimetric h2 detection |
| US7910373B2 (en) * | 2000-05-05 | 2011-03-22 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | H2O doped WO3, ultra-fast, high-sensitivity hydrogen sensors |
| US8084265B2 (en) | 2001-05-05 | 2011-12-27 | Alliance for Sustianable Energy, LLC | Method and Pd/V2 O5 device for H2 detection |
| WO2007108276A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | 水素センサ |
| JP2013540998A (ja) * | 2010-08-31 | 2013-11-07 | ユニヴァーシティ オブ セントラル フロリダ リサーチ ファウンデーション，インコーポレーテッド | ケモクロミック水素センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0678987B2 (ja) | 1994-10-05 |
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