JPS6398557A - Low temperature operation type oxygen sensor - Google Patents

Low temperature operation type oxygen sensor

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JPS6398557A
JPS6398557A JP61243123A JP24312386A JPS6398557A JP S6398557 A JPS6398557 A JP S6398557A JP 61243123 A JP61243123 A JP 61243123A JP 24312386 A JP24312386 A JP 24312386A JP S6398557 A JPS6398557 A JP S6398557A
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JP
Japan
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oxygen
oxygen sensor
solid electrolyte
electrode
oxide
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Application number
JP61243123A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Sawada
沢田 明宏
Hiromichi Arai
荒井 弘通
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase a response speed at low temp., by providing a perovskite type composite oxide electrode to the surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte. CONSTITUTION:An oxygen ion conductive solid electrolyte element 1 wherein 10mol% of calcium oxide is added to cerium oxide is fixed to an alumina magnetic pipe 2 and the interface between of them is sealed with silver to enhance airtightness. Perovskite type composite oxide A1-xA'xBO5-delta (wherein A is La, A' is an alkaline earth metal and B is a transition metal) finely pulverized to about 1mum or less is formed into a paste using an org. solvent such as terpentine oil and a small amount of n-butyl acetate is added to the resulting paste to prepare a composition which is, in turn, applied to the inner and outer surfaces of the element 1 and baked at about 80 deg.C in air to form electrodes 3. This oxygen sensor is exposed to gas to be inspected and the electromotive force at this time is measured through a conductive metal lead terminal 4. This oxygen sensor certainly operates at 300-400 deg.C with a sufficiently high response speed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は排ガス処理等の燃焼制御に適した低温作動型酸
素センサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a low temperature operating type oxygen sensor suitable for combustion control such as exhaust gas treatment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来この種の酸素センサは酸素イオン導電性固体電解質
たとえばZr偽−Y、0.系またはZrQ!−0aO系
からなる安定化ジルコニアあるいは酸素欠損型非化学量
論組成からなる酸化物半導体たとえばTiO,Jを用い
るものがある。
Conventionally, this type of oxygen sensor uses an oxygen ion conductive solid electrolyte such as Zr pseudo-Y, 0. system or ZrQ! Some use stabilized zirconia made of -0aO system or oxide semiconductors made of oxygen-deficient non-stoichiometric composition, such as TiO and J.

固体電解質型酸素センサには固体電池の起電力を利用し
たものと、電圧を印加した時固体電解質中を流れる酸素
イオン電流を利用したものとに分けられる。
Solid electrolyte oxygen sensors can be divided into those that utilize the electromotive force of a solid battery and those that utilize the oxygen ion current that flows through a solid electrolyte when a voltage is applied.

一方酸化物半導体型酸素センサは高温における酸化物の
化学量論組成の変化に応じた電子導電性の変化を利用す
るものである。
On the other hand, oxide semiconductor oxygen sensors utilize changes in electronic conductivity in response to changes in the stoichiometric composition of oxides at high temperatures.

上記両方法はいずれも電気的信号により酸素濃度を検出
するため従来から白金電極が用いられている。この白金
電極は、前述の目的に用いられる他のガス雰囲気の酸素
分圧と固体間中の酸素イオンあるいは酸素空孔との濃度
平衡における酸素のやシとり、すなわち電気化学的反応
の場として与えられるため、この種の酸素センサには極
めて重要な部分を占めている。
In both of the above methods, platinum electrodes have conventionally been used to detect oxygen concentration using electrical signals. This platinum electrode is used for the purpose mentioned above, and serves as a site for electrochemical reactions, i.e., oxygen shedding in the concentration equilibrium between the oxygen partial pressure of the other gas atmosphere and the oxygen ions or oxygen vacancies in the solid. Therefore, it is an extremely important part of this type of oxygen sensor.

通常の白金電極は、雰囲気中の酸素の通気性を良くする
ために適度の多孔性を有しておシ、その製造方法として
は、微粒子化した白金黒をテレピン油等の有機溶剤でペ
ースト化した後、塗布する方法のほか、蒸着法、スパッ
タ法あるいは化学めっきによる方法がある。
Ordinary platinum electrodes have appropriate porosity to improve the permeability of oxygen in the atmosphere, and the method for manufacturing them is to paste finely divided platinum black with an organic solvent such as turpentine oil. In addition to the method of coating the film after applying it, there are also methods of vapor deposition, sputtering, or chemical plating.

この白金電極は、金属−電解質−気相の三相界面が反応
点となるため、その界面導電率は三相界面線の長さで決
定される。この界面導電率は固体電解質のイオン導電率
に比べ低温側では著しく低下する。白金電極を多孔性に
するのはこのためですなわち多孔性にすることにより三
相界面線を長くでき、その電極の実効有効面積の拡大が
図られるからである。しかしながら、多孔性白金電極を
形成するには、電極表面での十分な導電性を得るために
、白金を多量に要するという問題がある。
In this platinum electrode, the three-phase interface of metal-electrolyte-gas phase serves as a reaction point, so the interfacial conductivity is determined by the length of the three-phase interface line. This interfacial conductivity decreases significantly at low temperatures compared to the ionic conductivity of the solid electrolyte. This is why the platinum electrode is made porous, because by making it porous, the three-phase interface line can be lengthened, and the effective area of the electrode can be expanded. However, forming a porous platinum electrode has the problem that a large amount of platinum is required in order to obtain sufficient conductivity on the electrode surface.

以上記述した構造をもつ酸素センサはいずれも700℃
程度以上の比較的高温でないと実用的々作動をしない。
All oxygen sensors with the structure described above are heated to 700°C.
Practical operation does not occur unless the temperature is relatively high.

現在この問題を解決する手段として、様々な型式の酸素
センナが提案されている。たとえば酸化物半導体型酸素
センサの場合、抵抗率の低い酸化物の特微分最大限に生
かした薄膜化構造による酸素センサが良い例である。
Currently, various types of oxygen sensors have been proposed as a means to solve this problem. For example, in the case of an oxide semiconductor type oxygen sensor, a good example is an oxygen sensor with a thin film structure that takes full advantage of the characteristics of an oxide with low resistivity.

一方固体電解質型酸素センサについても、同様に電解質
の薄膜化が盛んに試みられているが、その技術工程は未
だに確立されておらず、なかでも前述した固体電池型の
酸素センサの場合、構造的に困難な面が多い。
On the other hand, with respect to solid electrolyte oxygen sensors as well, attempts have been made to make the electrolyte thinner, but the technological process has not yet been established, and in the case of the solid battery type oxygen sensor mentioned above, the structural There are many difficult aspects.

固体電池型の酸素センサは、固体電解質を用いた最も基
本的なしかも一般的に用いられてる方法である。このタ
イプの酸素センサの原理は酸素濃淡電池たとえば 分構成しその起電力から被検ガス中の酸素分圧p o、
IIを測定しようとするものである。この電池の理論起
電力Eは Pイ:  既知酸素分圧、 Pop’ :被検酸素分圧
、T:絶対温度、R:気体定数、F:ファラデイ一定数
で表わされる。
A solid-state battery type oxygen sensor is the most basic and commonly used method using a solid electrolyte. The principle of this type of oxygen sensor is that it consists of an oxygen concentration cell, for example, and its electromotive force is used to determine the oxygen partial pressure in the sample gas, p o,
This is intended to measure II. The theoretical electromotive force E of this battery is expressed by P: known oxygen partial pressure, Pop': tested oxygen partial pressure, T: absolute temperature, R: gas constant, and F: Faraday constant.

上述したように種々の原理に基づく様な型式の酸素セン
サが提案されているが、その作動温度はいずれも700
℃程度以上の高温であり、それ以下の温度で実用に供し
得るものはない。
As mentioned above, various types of oxygen sensors based on various principles have been proposed, but the operating temperature of all of them is 700°C.
The temperature is as high as 0.degree. C. or higher, and there is nothing that can be put to practical use at lower temperatures.

また、一般に酸素センサを高温度下で使用するときには
、 ■ センサ及びその雰囲気を高温にするための加熱用源
を必要とすること ■ 高温であるが故に外界温度による影響を受は易く一
定温度に維持することが困難となる。
In addition, when oxygen sensors are generally used at high temperatures, ■ A heating source is required to raise the temperature of the sensor and its atmosphere. ■ Because the oxygen sensor is at a high temperature, it is easily affected by the external temperature and cannot be kept at a constant temperature. It becomes difficult to maintain.

その結果、酸素センサ素子に温度勾配を生じ、測定精度
を低下させることになる。
As a result, a temperature gradient occurs in the oxygen sensor element, reducing measurement accuracy.

■ 熱の外部への流出による熱損失が大きいこと ■ 電解質および電極の劣化が促進されその寿命が短か
くなること 等の問題を生ずる。
■ Large heat loss due to heat leaking to the outside ■ This causes problems such as accelerated deterioration of the electrolyte and electrodes, shortening their lifespan.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は従来の酸素濃淡電池型酸素センサの欠点を解消
し、白金電極の代りにペロブスカイト型複合酸化物を用
いることによシ、比較的低温領域において十分に速い応
答速度で確実に作動する低温作動型酸素センサを提供し
ようとするものである。
The present invention eliminates the drawbacks of the conventional oxygen concentration battery type oxygen sensor and uses a perovskite composite oxide instead of a platinum electrode. The present invention aims to provide an actuated oxygen sensor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は酸素イオン導電性固体電解質表面に式A +−
1A’z BOs−δ(AはLa、A’はアルカリ土類
金属。
The present invention provides the oxygen ion conductive solid electrolyte surface with the formula A +-
1A'z BOs-δ (A is La, A' is an alkaline earth metal.

Bは遷移金属)で表わされるペロブスカイト型複合酸化
物電極を有すること分特徴とする低温作動型酸素センサ
である。
This is a low-temperature operating type oxygen sensor characterized by having a perovskite-type composite oxide electrode represented by B (transition metal).

ペロブスカイト型複合酸化物としては、”at、xSr
z Mn0s−a  (X −[11〜115 ) e
La+−xSrz Coo@−δ(xmo、1−xSr
xMnO3−δ(x=0.1〜0.5)。
Perovskite-type composite oxides include "at, xSr
z Mn0s-a (X-[11~115) e
La+-xSrz Coo@-δ(xmo, 1-xSr
xMnO3-δ (x=0.1-0.5).

r、+a+−1s1”z Fe06−δ(X−α1〜Q
、5)l  およびLA+−1csrzN10g−δ 
(x−o、o1−xSrxMnO3−δ(x=0.1〜
0.05)の中のいずれか1つの酸化物を用いることが
できる。
r, +a+-1s1"z Fe06-δ(X-α1~Q
, 5) l and LA+-1csrzN10g-δ
(x-o, o1-xSrxMnO3-δ (x=0.1~
0.05) can be used.

上記Xの範囲はSrの固溶範囲であり、これを越える組
成ではX線回折によるとペロブスカイト相の他に別の相
が析出することが確認している。
The above range of X is the solid solution range of Sr, and it has been confirmed by X-ray diffraction that other phases are precipitated in addition to the perovskite phase when the composition exceeds this range.

また、酸素イオン導電性固体電解質としては0eo1−
CaO系、 OeO,−GdtOg系e Zr01− 
YtOs系。
In addition, as an oxygen ion conductive solid electrolyte, 0eo1-
CaO system, OeO, -GdtOg system e Zr01-
YtOs system.

ZrO,−CaO系およびB i、03系の中のいずれ
か1つの酸化物を用いることができ、特に0eO1に1
0〜40モルチのCaOを添加したものが好ましく、こ
の組成範囲の電解質は純酸素イオン導電性が優れている
Any one oxide of ZrO, -CaO series and B i,03 series can be used, especially 0eO1 to 1
An electrolyte containing 0 to 40 mol of CaO is preferable, and an electrolyte having this composition range has excellent pure oxygen ion conductivity.

〔作用〕[Effect]

酸素欠損型ペロブスカイト型複合酸化物は、酸素欠陥を
供う酸素イオンの高導電性と電子あるいはホール導電性
を有する混合導電性の化学的機能材料であシ、酸素イオ
ン導電性を有する固体電解質に上記複合酸化物を電極と
して設けることによシ、気相/酸化物/電解質という構
造が得られる。まず、気相/酸化物界面では、触媒活性
の高い酸化物電極を用いることによって酸素の吸着脱離
が低温でも可逆的に行なわれ、さらに酸化物/電解質界
面を酸素イオンの固体電解質中への移行のパスとして利
用することができる。その結果白金電極のような多孔性
にする必要もなくなシ通常実用不可能な700℃以下の
低温でも酸素センサとしての電極性能に優れた効果をも
たらすのである。
Oxygen-deficient perovskite-type composite oxide is a chemically functional material with mixed conductivity that has high conductivity of oxygen ions providing oxygen vacancies and electron or hole conductivity, and can be used as a solid electrolyte with oxygen ion conductivity. By providing the above composite oxide as an electrode, a gas phase/oxide/electrolyte structure can be obtained. First, at the gas phase/oxide interface, by using an oxide electrode with high catalytic activity, adsorption and desorption of oxygen is performed reversibly even at low temperatures, and the oxide/electrolyte interface is also used to transfer oxygen ions into the solid electrolyte. It can be used as a migration path. As a result, there is no need to make the electrode porous as in the case of platinum electrodes, and the electrode exhibits excellent electrode performance as an oxygen sensor even at low temperatures of 700° C. or lower, which is normally impractical.

〔実施例〕〔Example〕

酸化セリウム(060)に酸化カルシウム(C−O)を
10モルチ添加した酸素イオン導電性の固体電解質を第
1図に示すような構造のセンサの素子として用いた。こ
の固体電解質素子1をアルミナ磁性管2に据えつけ、そ
の界面と銀シールド(図示しない)することにより気密
性を高めた。該素子1の内外表面には、いずれも1μ渇
以下まで微粒子化したペロブスカイト型複合酸化物As
 −1A’X BOs−δ(A : La、A’ :ア
ルカリ土類金rA t B:遷移金目)をテレピン油等
の有機溶剤でペースト化しさらに希釈剤として酢酸n−
ブチルを少量混ぜ合わせたものを塗布し、空気中800
℃の温度で焼き付けることによシ、電極3を形成した。
An oxygen ion conductive solid electrolyte prepared by adding 10 moles of calcium oxide (C-O) to cerium oxide (060) was used as a sensor element having a structure as shown in FIG. This solid electrolyte element 1 was installed in an alumina magnetic tube 2, and its interface was covered with a silver shield (not shown) to improve airtightness. Both the inner and outer surfaces of the element 1 are coated with perovskite-type composite oxide As, which has been made into fine particles of less than 1 μm.
-1A'
Apply a small amount of butyl mixed with 800% in the air.
The electrode 3 was formed by baking at a temperature of .degree.

ペロブスカイト型複合酸化物の粒径を1μ惧以下とした
のは電解質に焼き付けた際の付着強度を考這したもので
ある。
The particle size of the perovskite type composite oxide is set to 1 μm or less in consideration of the adhesion strength when baked onto an electrolyte.

以上のような酸素センサを被検ガス中にさらしその時の
起電力を電極に接続した導電性金属リード端子4より測
定した。
The oxygen sensor as described above was exposed to a test gas, and the electromotive force at that time was measured from the conductive metal lead terminal 4 connected to the electrode.

被検ガスには酸素ガスを1チル10%混合した馬ガスを
用い、全流量500〜500m4/min。
Horse gas mixed with 10% oxygen gas at 1 chill was used as the test gas, and the total flow rate was 500 to 500 m4/min.

大気圧下で供給した。なお基準となる参照ガスには純酸
素ガスを500 d/min、大気圧下で供給している
It was supplied under atmospheric pressure. Note that pure oxygen gas was supplied as a reference gas at a rate of 500 d/min under atmospheric pressure.

この酸素センサの構成は次のとおシである。The configuration of this oxygen sensor is as follows.

1’o、’ (o、) 、 MOloeOl−oao/
Mo 、 pol’(o、−Hz)MO: La s 
−zA’zBo s−δ型複合、酸化物電極(実施例1
) まずペロブスカイト型複合酸化物LaMnO3のLaサ
イトに10〜5061I/zの8rを置換した酸素欠損
型非化学量論組成比からなるLa 1−18rzMno
i−δ(X−11〜(L5)を電極としたときの酸素セ
ンナ作動試験を行なった。そのうちSrを20$ル2添
加したLaa・8ra*Mn0s−δ電極をとシつけた
センサ起電力の測定結果を第2図Aで示した。第2図中
の実線は(1)式より得られる各被検酸素分圧における
理論起電力を示している。なお同図中のDは通常使用さ
れている白金電極をスパッタ法によシとシつけた酸素セ
ンナについて起電力を測定した結果である。
1'o,' (o,), MOloeOl-oao/
Mo, pol'(o, -Hz)MO:Las
-zA'zBo s-δ type composite, oxide electrode (Example 1
) First, La 1-18rzMno consists of an oxygen-deficient non-stoichiometric composition in which 8r of 10-5061I/z is substituted at the La site of perovskite-type composite oxide LaMnO3.
An oxygen sensor operation test was conducted using i-δ (X-11~(L5)) as an electrode. Among them, the sensor electromotive force was The measurement results are shown in Figure 2 A. The solid line in Figure 2 shows the theoretical electromotive force at each oxygen partial pressure to be tested obtained from equation (1). These are the results of measuring the electromotive force of an oxygen sensor with platinum electrodes attached by sputtering.

これからも明らかな′ように、一般に用いられている白
金電極を設けた酸素センサの起電力が、理論起電力に従
うのは本実施例の0eO1固体電解質の場合は600℃
程度以上の高温であった。
As is clear from this, the electromotive force of a commonly used oxygen sensor equipped with a platinum electrode follows the theoretical electromotive force at 600°C in the case of the 0eO1 solid electrolyte of this example.
The temperature was above average.

す々わち600℃以下ではもはや理論起電力が全く得ら
れなく力るため使用不可能となる。これに対して本実施
例のLaαssr(12MnOi−δ電極を用いた酸素
センサは、第2図Aに示すとおり、およそ400℃まで
そのセンサ起電力は理論起電力に従った。このことは実
用的作動温度をおよそ400℃まで低温化できることを
意味している。
In other words, if the temperature is below 600°C, no theoretical electromotive force can be obtained at all and it becomes unusable. On the other hand, in the oxygen sensor using the Laαssr (12MnOi-δ electrode) of this example, the sensor electromotive force followed the theoretical electromotive force up to approximately 400°C, as shown in Figure 2A. This means that the operating temperature can be lowered to approximately 400°C.

また、その他のペロブスカイト型酸化物の中で有効なセ
ンサ電極としてはLa l −XF3rz C! OO
5−δ(X=!01〜0.5 ) 、 La+−zSr
zNioi−δ(x−0,01〜0.05)等があり、
このうちLacLsSra2COOB−δ。
Also, among other perovskite-type oxides, La l -XF3rz C! is effective as a sensor electrode. OO
5-δ(X=!01~0.5), La+-zSr
zNioi-δ(x-0,01~0.05) etc.,
Among these, LacLsSra2COOB-δ.

LaayySrusNiOs−δ電極におけるセ/す起
電力測定結果を第2図B、Oにそれぞれ示した。これら
の場合も同様におよそ400℃までの低温作動が可能で
あった。
The electromotive force measurement results for the LaayySrusNiOs-δ electrode are shown in FIGS. 2B and 2O, respectively. In these cases, low-temperature operation up to approximately 400° C. was also possible.

(実施例2) 実施例1で示された各電極を用いた時の低温側での応答
速度を測定した。その結果を第5図に示す。これは従来
の白金電極を用いたセンサが実用的に作動しない温度5
00℃で酸素分圧を1 atmから0.1 atmに急
変化させた時の応答特性である。図中の破線は酸素分圧
0.1atm。
(Example 2) When each electrode shown in Example 1 was used, the response speed on the low temperature side was measured. The results are shown in FIG. This is the temperature at which sensors using conventional platinum electrodes do not operate practically.
This is the response characteristic when the oxygen partial pressure is suddenly changed from 1 atm to 0.1 atm at 00°C. The broken line in the figure represents the oxygen partial pressure of 0.1 atm.

温度500℃の時の理論起電力値を示す。その結果実施
例1で用いたペロブスカイト型複合酸化物電極と設けた
酸素センサA、 B、 Cはいずれも酸素分圧の急変動
に対して速やかに追従し理論起電力に到達したが従来の
白金電極りではもはや測定時間内に到達することは不可
能であった。
The theoretical electromotive force value at a temperature of 500°C is shown. As a result, the perovskite composite oxide electrode and oxygen sensors A, B, and C used in Example 1 all quickly followed sudden changes in oxygen partial pressure and reached the theoretical electromotive force, but the conventional platinum It was no longer possible to reach the electrodes within the measurement time.

なお本実施例の応答時間は単純混合ガスの置換速度にの
み比例するものである。従って装置の形状及びその死容
積をかえてやれば応答速度の向上を図ることができる。
Note that the response time in this embodiment is proportional only to the replacement rate of the simple mixed gas. Therefore, by changing the shape of the device and its dead volume, the response speed can be improved.

(実施例3) 本発明で採用した酸素濃淡電池型センサの原理はすべて
熱力学的平衡論に基づいており、従ってその電気化学的
性質も可逆的な作用を示さないことには実用的価値はな
い。そこで、ここでは先の実施例で述べたペロブスカイ
ト型複合酸化物電極La us S r ax MnO
s−δおよびLaaaSrB12000g−δを用いて
被検ガス中の酸素分圧を繰りかえし変動させた時のセン
サ起電力を追跡した。第4図にはその時の応答波形の一
部を示した。図から明らかなように従来実用不可能な温
度領域でさえ、酸素分圧の変動に速やかに追従した可逆
的電位の波形を示している。よって電極系での電気化学
的な可逆平衡も速やかに起こっており、実用的な低温作
動が可能であることが判明した。
(Example 3) The principle of the oxygen concentration battery type sensor adopted in the present invention is entirely based on thermodynamic equilibrium theory, and therefore its electrochemical properties do not exhibit reversible action, which has no practical value. do not have. Therefore, here, we will use the perovskite type composite oxide electrode La us S r ax MnO described in the previous example.
The sensor electromotive force was tracked when the oxygen partial pressure in the test gas was repeatedly varied using s-δ and LaaaSrB12000g-δ. FIG. 4 shows a part of the response waveform at that time. As is clear from the figure, even in a temperature range that is conventionally impractical, the waveform of the reversible potential quickly follows fluctuations in oxygen partial pressure. Therefore, it was found that electrochemical reversible equilibrium occurred quickly in the electrode system, and practical low-temperature operation was possible.

(実施例4) 実施例1と同様にしてLaa4Sra4MnOi−δ。(Example 4) Laa4Sra4MnOi-δ in the same manner as in Example 1.

LILa4Sr aaooos−δ、 Laa@Sr、
2Fe05−δ、LaaiSra4Fe03−δを電極
として用いたセンサの起電力測定結果を第5図にそれぞ
れA′、プ、yv、yf曲線で示した。
LILa4Sr aaooos-δ, Laa@Sr,
The electromotive force measurement results of sensors using 2Fe05-δ and LaaiSra4Fe03-δ as electrodes are shown in FIG. 5 as A', p, yv, and yf curves, respectively.

La (14Sr aa MnO5−δ、A′電極では
約350℃まで、Iaaa4Sra4COOi−δBe
電極では約500℃まで、LaaaSralIPe05
−δ、EやLaoSra4FeOs−δ、r−1極では
約400℃までセンサ起電力は理論起電力に従っており
、実施例1と同様にこれらの電極を使用すれば実用的作
動温度を約400℃まで低温化でき、特にLaaaBr
aaOOOs−δでは約300℃まで低温化できること
を意味している。また、第6図は第5図に対応する応答
速度を示した。
La (14Sr aa MnO5-δ, A′ electrode up to about 350°C, Iaaa4Sra4COOi-δBe
At the electrode, up to about 500℃, LaaaSralIPe05
-δ, E and LaoSra4FeOs-δ, r-1 electrodes, the sensor electromotive force follows the theoretical electromotive force up to about 400°C, and if these electrodes are used as in Example 1, the practical operating temperature can be increased to about 400°C. The temperature can be lowered, especially for LaaaBr
aaOOOOs-δ means that the temperature can be lowered to about 300°C. Further, FIG. 6 shows the response speed corresponding to FIG. 5.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の酸素セ/すは上記の構成を採用することにより
、即ち、ペロブスカイト型複合酸化物電極と用いること
に二l)、saa〜400℃という低温において十分に
速い応答速度で確実に作動することができる。そして、
作動温度範囲を低温側に大巾に広げたことにより、用途
の拡大を可能にした。また、高価な白金電極を用いる必
要がないので、センサの価格を大巾に低減することがで
きた。
By adopting the above-mentioned configuration, the oxygen cell/cell of the present invention operates reliably with a sufficiently fast response speed at low temperatures of saa to 400°C, i.e., when used with a perovskite-type composite oxide electrode. be able to. and,
By widening the operating temperature range to the lower temperature side, it has become possible to expand the range of applications. Furthermore, since there is no need to use expensive platinum electrodes, the price of the sensor can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は固体電解質を用いた一端封じチューブ型酸素セ
ンサの断面模式図、第2図〜第6図は実施例の特性を示
すグラフである。 復代理人  内 1)  明 復代理人  萩 原 亮 − 復代理人  安 西 篤 夫 第1図 漉2図 作動温度(0C) 第3図 第4図 応答時間(min) 200 300 40K)  500 600 7QO
aIn作動温度(°C) 第6図 応答時間(S)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a tube-type oxygen sensor with one end sealed using a solid electrolyte, and FIGS. 2 to 6 are graphs showing characteristics of the examples. Sub-agents 1) Meifuku agent Ryo Hagiwara - Sub-agent Atsushi Anzai Figure 1 Figure 2 Operating temperature (0C) Figure 3 Figure 4 Response time (min) 200 300 40K) 500 600 7QO
aIn operating temperature (°C) Figure 6 Response time (S)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)酸素イオン導電性固体電解質表面に式A_1_−
_xA′_xBO_3_−_δ(AはLa、A′はアル
カリ土類金属、Bは遷移金属)で表わされるペロブスカ
イト型複合酸化物電極を有することを特徴とする低温作
動型酸素センサ。
(1) Formula A_1_- on the surface of oxygen ion conductive solid electrolyte
A low-temperature operating oxygen sensor characterized by having a perovskite-type composite oxide electrode represented by _xA'_xBO_3_-_δ (A is La, A' is an alkaline earth metal, and B is a transition metal).
(2)ペロブスカイト型複合酸化物として La_1_−_xSr_xMnO_3_−_δ(x=0
.1〜0.5)、La_1_−_xSr_xCoO_3
_−_δ(x=0.1〜0.5)、La_1_−_xS
r_xFeO_3_−_δ(x=0.1〜0.5)、お
よびLa_1_−_xSr_xNiO_3_−_δ(x
=0.01〜0.05)の中のいずれか1つの酸化物を
用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の低
温作動型酸素センサ。
(2) La_1_-_xSr_xMnO_3_-_δ (x=0
.. 1~0.5), La_1_-_xSr_xCoO_3
_−_δ(x=0.1~0.5), La_1_−_xS
r_xFeO_3_-_δ(x=0.1~0.5), and La_1_-_xSr_xNiO_3_-_δ(x
2. The low-temperature operating type oxygen sensor according to claim 1, characterized in that the oxygen sensor uses any one oxide in the range of 0.01 to 0.05).
(3)酸素イオン導電性固体電解質としてCeO_2に
10〜40モル%のCaOを添加したものを用いること
を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
低温作動型酸素センサ。
(3) The low-temperature operating oxygen sensor according to claim 1 or 2, wherein CeO_2 with 10 to 40 mol% of CaO added is used as the oxygen ion conductive solid electrolyte.
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