KR101287003B1 - NOX Sensor - Google Patents
NOX Sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR101287003B1 KR101287003B1 KR1020110083843A KR20110083843A KR101287003B1 KR 101287003 B1 KR101287003 B1 KR 101287003B1 KR 1020110083843 A KR1020110083843 A KR 1020110083843A KR 20110083843 A KR20110083843 A KR 20110083843A KR 101287003 B1 KR101287003 B1 KR 101287003B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- precious metal
- nitrogen
- nitrogen oxide
- oxygen
- sensing electrode
- Prior art date
Links
Images
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
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/41—Oxygen pumping cells
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
- G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0037—Specially adapted to detect a particular component for NOx
Abstract
본 발명은 질소산화물 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 일산화질소 및 이산화질소가 산화촉매에서 분해되어 발생되는 산소의 농도를 전압이나 전류를 이용하여 질소산화물 가스의 총양을 측정하는 질소산화물 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a nitrogen oxide sensor, and more particularly to a nitrogen oxide sensor for measuring the total amount of nitrogen oxide gas using a voltage or a current to determine the concentration of oxygen generated by decomposition of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide in an oxidation catalyst.
Description
본 발명은 질소산화물 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하는 산소펌핑셀를 이용함으로써 질소산화물 가스의 총양을 측정하는 질소산화물 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a nitrogen oxide sensor, and in more detail, a nitrogen oxide sensor for converting nitrogen oxide gas into nitrogen monoxide and using an oxygen pumping cell for decomposing the converted nitrogen monoxide into oxygen and nitrogen to measure the total amount of nitrogen oxide gas. It is about.
질소산화물은 연소공기 및 연료에 함유된 질소가 온도 등의 영향을 받아 산소와 결합하여 생성된 것으로 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 및 삼산화이질소(N2O3)를 포함하여 총칭하여 NOX로 표시한다. Nitrogen oxide is produced by combining nitrogen in combustion air and fuel with oxygen under the influence of temperature, etc. collectively including nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), and dinitrogen trioxide (N 2 O 3 ). Display as NO X.
특히, 상기 이산화질소는 적갈색의 자극성 냄새가 있는 유독한 기체로, 상기 질소산화물은 일산화질소 및 이산화질소가 대부분을 차지하며 자동차와 같은 운송수단에 의해 많이 유발되어 대기오염원으로 작용하게 되므로 질소산화물 농도 측정의 필요성이 증가되고 있다. In particular, the nitrogen dioxide is a toxic gas with a reddish brown irritant smell, the nitrogen oxides occupy most of the nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, and is caused by a vehicle such as a vehicle to act as an air pollution source of nitrogen oxide concentration measurement The need is increasing.
종래의 질소산화물의 농도를 측정할 수 있는 센서는 혼합전위방식을 이용하는 질소산화물 센서가 제안된 바 있으며, 상기 혼합전위방식을 이용한 질소산화물 센서를 도 1a에 도시하였다.As a conventional sensor capable of measuring the concentration of nitrogen oxides, a nitrogen oxide sensor using a mixed potential method has been proposed, and a nitrogen oxide sensor using the mixed potential method is illustrated in FIG. 1A.
상기 도 1a에 도시한 혼합전위방식을 이용하는 질소산화물 센서는 안정화 지르코니아를 이용하는 산소이온 전도체(110); 상기 산소이온 전도체의 일측면에 형성되는 산화물 감지전극(120); 상기 산화물 감지전극(120)에 형성되는 제1기준전극(130); 및 상기 산소이온 전도체(110)에 형성되는 제2기준전극(140)으로 형성되며, 상기 제1기준전극(130) 및 제2기준전극(140) 양단의 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.The nitrogen oxide sensor using the mixed potential method shown in FIG . 1A includes an
상기 혼합전위방식을 이용하는 질소산화물 센서는 산화물 감지전극이 질소산화물과 산소에 반응성을 가지나 기준전극은 산소에만 반응성을 갖고 있어, 가스 중에 포함된 질소산화물의 농도에 따라 상기 기준전극과 산화물감지전극 간의 전압차이가 발생하게 되므로 이 기전력의 차이를 측정함으로서 질소산화물의 양을 측정하는 방식이다.In the nitrogen oxide sensor using the mixed potential method, the oxide sensing electrode has reactivity with nitrogen oxide and oxygen, but the reference electrode has only reactivity with oxygen, and thus, between the reference electrode and the oxide sensing electrode according to the concentration of nitrogen oxide contained in the gas. Since a voltage difference occurs, the amount of nitrogen oxide is measured by measuring the difference in electromotive force.
도 1b는 상기 도 1a에 도시한 질소산화물 센서의 일산화질소 또는 이산화질소가 대부분인 경우에서의 기전력 그래프로 상기 도 1b는 700℃, 산소 분압 5%의 조건에서 측정되었다.FIG. 1B is an electromotive force graph when nitrogen monoxide or nitrogen dioxide of the nitrogen oxide sensor shown in FIG. 1A is mostly, and FIG. 1B is measured under a condition of 700 ° C. and an oxygen partial pressure of 5%.
상기 도 1b에 도시한 바와 같이, 80분을 기준으로 80분 이전에는 이산화질소가 대부분이며 80분 이후에는 일산화질소가 대부분인 경우로, 실제 측정되는 기전력은 이산화질소가 대부분인 경우에는 이산화질소의 농도와 유사한 그래프의 형태를 보이지만 일산화질소가 대부분인 경우에는 일산화질소에 따른 현저한 감도저하로 인해 일산화질소가 대기의 대부분을 차지하는 경우에 상기 질소산화물 센서는 제 역할을 제대로 수행할 수 없음을 알 수 있다.As shown in FIG. 1B, when 80 minutes are mostly nitrogen dioxide before 80 minutes, and most are nitrogen monoxide after 80 minutes, the measured electromotive force is similar to the concentration of nitrogen dioxide when nitrogen dioxide is mostly. Although most of the nitrogen monoxide is present in the form, it can be seen that the nitrogen oxide sensor cannot function properly when the nitrogen monoxide occupies most of the atmosphere due to the significant decrease in sensitivity due to the nitrogen monoxide.
다시 말해, 도 1a에 도시한 질소산화물 센서는 이산화질소가 대부분인 경우에는 어느정도의 신뢰성을 가지나, 일산화질소가 대부분인 경우에는 일산화질소에 따른 현저한 감도저하로 인해 제 역할을 수행하기 어렵다.In other words, the nitrogen oxide sensor shown in Figure 1a has a certain degree of reliability when most of the nitrogen dioxide, but it is difficult to play a role due to the significant sensitivity decrease due to nitrogen monoxide when most of the nitrogen monoxide.
더욱 상세하게, 상기 혼합전위방식을 이용하는 질소산화물 센서는 이산화질소가 존재하는 경우에는 아래의 식 및 식(2)과 같은 반응이 일어나며, 일산화질소가 존재하는 경우에는 아래의 식(3) 및 식(4)와 같은 반응이 일어난다.In more detail, the nitrogen oxide sensor using the mixed potential method, when nitrogen dioxide is present, the reaction occurs as shown in the following formula and formula (2), and when nitrogen monoxide is present, the following formulas (3) and ( The reaction as in 4) occurs.
NO2의 경우 : NO2 + 2e - → NO + O2 - ........ In the case of NO2: NO 2 + 2 e - → NO + O 2 - ........
O2 - → 1/2O2 + 2e - ........ (2) O 2 - → 1 / 2O 2 + 2 e - ........ (2)
NO의 경우 : NO + O2 - → NO2 + 2e - ........ (3)In the case of NO: NO + O 2 - → NO 2 + 2 e - ........ ( 3)
1/2O2 + 2e - → O2 - ........ (4) 1 / 2O 2 + 2 e - → O 2 - ........ (4)
상기 식 내지 식(4)를 통해 표현되는 바와 같이, 일산화질소가 존재할 때 귀금속전극과 감지전극 사이에 발생되는 기전력의 부호는 이산화 질소가 존재할 때의 귀금속전극과 감지전극 사이에 발생되는 기전력의 부호와 서로 상반된다. 이에 따라, 실제 대기상태와 같이 일산화질소 및 이산화질소가 혼재되어 있는 경우에 상기 혼합전위를 이용하는 질소산화물 센서는 기전력이 서로 반대로 변화하는 특성에 의해 질소산화물의 총량을 측정하기는 힘든 단점이 있다.As represented by the above formulas (4), the sign of the electromotive force generated between the noble metal electrode and the sensing electrode when nitrogen monoxide is present, the sign of the electromotive force generated between the noble metal electrode and the sensing electrode when nitrogen dioxide is present And are contrary to each other. Accordingly, in the case where nitrogen monoxide and nitrogen dioxide are mixed as in the actual atmospheric state, the nitrogen oxide sensor using the mixed potential has a disadvantage in that it is difficult to measure the total amount of nitrogen oxide due to the characteristic that the electromotive force changes in opposite directions.
상술한 바와 같이, 종래의 혼합전위방식을 이용한 질소산화물 센서는 일산화질소가 높은 농도를 갖는다 할지라도 이를 감지하지 못하므로 이를 해결할 수 있는 질소산화물 센서에 대한 개발이 요구되고 있다.
한편, 감지센서의 다양한 예로서, 평판형 공연비 감지센서(대한민국 공개특허공보 제10-1998-0003570호) 및 가스성분측정장치(대한민국 공개특허공보 제10-2001-0090219호)가 제안된 바 있다. As described above, the nitrogen oxide sensor using the conventional mixed potential method does not detect even if the nitrogen monoxide has a high concentration, so the development of a nitrogen oxide sensor that can solve this problem is required.
On the other hand, as various examples of the sensor, a flat air-fuel ratio sensor (Korean Patent Publication No. 10-1998-0003570) and a gas component measuring device (Korean Patent Publication No. 10-2001-0090219) have been proposed. .
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하는 산소펌핑셀를 이용함으로써 분질소산화물 가스의 총양을 측정하는 질소산화물 센서를 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to convert the nitrogen oxide gas into nitrogen monoxide, by using an oxygen pumping cell for decomposing the converted nitrogen monoxide into oxygen and nitrogen, It is to provide a nitrogen oxide sensor for measuring the total amount of gas.
특히, 본 발명의 목적은 공기 중의 일산화질소가 높은 농도를 갖는다 할지라도 전체 질소산화물의 농도를 용이하게 측정가능한 질소산화물 센서를 제공하는 것이다.
In particular, it is an object of the present invention to provide a nitrogen oxide sensor capable of easily measuring the total concentration of nitrogen oxides even if nitrogen monoxide in the air has a high concentration.
본 발명의 질소산화물 센서(1)는 산소이온 전도성 고체전해질(11)과, 상기 산소 이온 전도성 고체전해질(11) 양측면에 각각 형성되는 제1귀금속 감지전극(12) 및 제2귀금속 감지전극(13)과, 상기 제1귀금속 감지전극(12) 및 제2귀금속 감지전극(13)으로부터 각각 연결되어 연장되는 제1기전력 리드선(14)을 포함하는 측정셀(10); 상기 측정셀(10)의 제1귀금속 감지전극(12)이 형성된 측에 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하며, 산화물 촉매 전해질층(21)과, 상기 산화물 촉매 전해질층(21)의 양측면에 각각 형성되는 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23)과, 상기 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23)으로부터 각각 연결되어 연장되는 제2기전력 리드선(24)을 포함하는 산소펌핑셀(20); 상기 측정셀(10)의 제2귀금속 감지전극(13)이 형성된 측에 구비되는 마개(50); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. The nitrogen oxide sensor 1 of the present invention includes an oxygen ion conductive solid electrolyte 11 and a first precious
또한, 상기 측정셀(10)은 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 양측면이 내측으로 오목하게 형성되고, 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 오목한 안착부에 상기 제1귀금속 감지전극(12) 및 제2귀금속 감지전극(13)이 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, both sides of the oxygen ion conductive solid electrolyte 11 are formed in the
또, 상기 산소펌핑셀(20)은 상기 산화물 촉매 전해질층(21)이 NiO, CuO, SnO2, CoO2, TiO2, WO3, Al2O3 또는 GdO에서 선택되는 1종 이상의 산화물인 것을 특징으로 한다.In addition, the
아울러, 상기 산소펌핑셀(20)은 상기 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23)이 Pt, Rh, Au 및 Pd에서 선택되는 하나의 귀금속 촉매인 것을 특징으로 한다.In addition, the
이 때, 상기 산소펌핑셀(20)의 두께(t)는 0.3 내지 1 (mm)인 것을 특징으로 한다.At this time, the thickness (t) of the
또, 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)은 안정화 지르코니아, CeO2, 또는 ThO2에서 선택되는 1종으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the oxygen ion conductive solid electrolyte 11 is characterized in that it is formed of one type selected from stabilized zirconia, CeO 2 , or ThO 2 .
본 발명의 질소산화물 센서는 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하는 산소펌핑셀를 이용함으로써 분질소산화물 가스의 총양을 측정할 수 있으며, 특히, 공기 중의 일산화질소가 높은 농도를 갖는다 할지라도 전체 질소산화물의 농도를 용이하게 측정가능한 장점이 있다.
The nitrogen oxide sensor of the present invention can measure the total amount of nitrogen oxide gas by converting nitrogen oxide gas into nitrogen monoxide and using an oxygen pumping cell that decomposes the converted nitrogen monoxide into oxygen and nitrogen. Even if nitrogen has a high concentration, there is an advantage that the concentration of the entire nitrogen oxide can be easily measured.
도 1a은 종래의 혼합전위방식을 이용한 질소산화물 센서를 나타낸 개략도.
도 1b는 상기 도 1a에 도시한 질소산화물 센서의 일산화질소 또는 이산화질소가 대부분인 경우에서의 기전력 그래프.
도 2는 본 발명의 질소산화물 센서에 따른 개략도.
도 3은 본 발명의 질소산화물 센서에 따른 전압변화를 나타낸 그래프 및 이론 값과 측정 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 다른 질소산화물 센서에 따른 전압변화를 나타낸 그래프 및 이론 값과 측정 값의 상관관계를 나타낸 그래프. Figure 1a is a schematic diagram showing a nitrogen oxide sensor using a conventional mixed potential method.
FIG. 1B is a graph of electromotive force in the case where most of nitrogen monoxide or nitrogen dioxide of the nitrogen oxide sensor shown in FIG.
Figure 2 is a schematic diagram according to the nitrogen oxide sensor of the present invention.
3 is a graph showing a voltage change according to the nitrogen oxide sensor of the present invention and a graph showing a correlation between a theoretical value and a measured value.
4 is a graph showing a voltage change according to another nitrogen oxide sensor of the present invention and a graph showing a correlation between a theoretical value and a measured value.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 질소산화물 센서를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the nitrogen oxide sensor of the present invention having the characteristics as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 질소산화물 센서(1)는 측정셀(10), 산소펌핑셀(20), 마개(50)를 포함하여 셩성된다. The nitrogen oxide sensor 1 of the present invention is composed of the
상기 측정셀(10)은 질소농도를 감지하는 셀로서, 산소이온 전도선 고체전해질(11), 제1귀금속 감지전극(12), 제2귀금속 감지전극(13), 및 제1기전력 리드선(14)을 포함하여 형성된다. The
상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)은 안정화 지르코니아, CeO2, 또는 ThO2에서 선택되는 1종으로 형성될 수 있다.The oxygen ion conductive solid electrolyte 11 may be formed of one selected from stabilized zirconia, CeO 2 , or ThO 2 .
상기 제1귀금속 감지전극(12) 및 제2귀금속 감지전극(13)은 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 양측 면에 각각 형성되며, 제1기전력 리드선(14)에 의해 연결된다. The first precious
상기 산소펌핑셀(20)은 상기 측정셀(10)의 제1귀금속 감지전극(12)이 형성된 측에 형성되는 구성으로서, 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해한다. The
이 때, 상기 산소펌핑셀(20)은 산화물 촉매 전해질층(21), 제1보조귀금속 전극(22), 제2보조귀금속 전극(23), 및 제2기전력 리드선(24)을 포함하여 형성되며, 상기 산화물 촉매 전해질층(21)은 내부에 다수의 기공이 형성된 다공성 형태로 형성되며, NiO, CuO, SnO2, CoO2, TiO2, WO3, Al2O3 또는 GdO에서 선택되는 1종 이상의 산화물로 이루어진다.In this case, the
상기 제1보조귀금속 전극(22), 및 제2보조귀금속 전극(23)은 상기 산화물에 귀금속 촉매를 도포하여 형성될 수 있으며, 상기 귀금속 촉매는 Pt, Rh, Au 및 Pd에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
The first auxiliary
또, 상기 산소펌핑셀(20)의 두께(t)는 0.3 내지 1 (mm)로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the thickness t of the
더욱 상세하게, 상기 산소펌핑셀(20)의 두께(t)가 0.3 (mm) 미만일 경우에, 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하는 기능을 원활히 수행하기 어려우며, 상기 산소펌핑셀(20)의 두께(t)가 1 (mm) 초과일 경우에, 반응이 불안정하게 된다.More specifically, when the thickness t of the
상기 마개(50)는 상기 측정셀(10)의 제2귀금속 감지전극(13)이 형성된 측에 구비된다. The
아울러, 본 발명의 질소산화물 센서(1)는 내구성을 높이고, 상기 산소펌핑셀(20)에 의한 산소 펌핑 효과를 극대화 하기 위하여, 상기 측정셀(10)은 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 양측면이 내측으로 오목하게 형성되고, 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 오목한 안착부에 상기 제1귀금속 감지전극(12) 및 제2귀금속 감지전극(13)이 형성된다. In addition, the nitrogen oxide sensor 1 of the present invention to increase the durability, and to maximize the oxygen pumping effect by the
삭제delete
이 때, 본 발명의 질소산화물 센서(1)는 상기 제2기전력 리드선(24)을 통해 상기 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23)에 일정 전압을 인가함으로써 상기 산소펌핑셀(20)이 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하며, 상기 제1기전력 리드선(14)을 통해 상기 제1귀금속 감지전극(12) 및 제2귀금속 감지전극(13)에서 측정되는 전압을 통해 질소 농도를 측정함으로써 전체 질소산화물의 농도를 유추해낼 수 있다. In this case, the nitrogen oxide sensor 1 of the present invention pumps the oxygen by applying a predetermined voltage to the first auxiliary
즉, 본 발명의 질소산화물 센서(1)는 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하는 산소펌핑셀(20)이 구비됨으로써 질소산화물 가스의 총양을 용이하게 측정가능한 장점이 있다.
That is, the nitrogen oxide sensor 1 of the present invention is provided with an
실제로, 도 3 (a)는 질소산화물 센서(1)에 따른 전압변화를 나타낸 그래프이며, 도 3 (b)는 질소산화물 센서(1)의 이론 값과 측정 값의 상관관계를 나타낸 그래프이다. In fact, FIG. 3 (a) is a graph showing the voltage change according to the nitrogen oxide sensor 1, and FIG. 3 (b) is a graph showing the correlation between the theoretical value and the measured value of the nitrogen oxide sensor 1.
상기 도 3에 도시한 그래프는 상기 도 2에 도시한 질소산화물 센서(1)를 이용하며, 상기 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23) 사이에 0.7V를 인가하고, 상기 산화물 촉매 전해질층(21) 내의 산소를 펌핑하여 산소농도를 낮추면서 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 제1귀금속 감지전극(12), 및 제2귀금속 감지전극(13)에서 발생되는 전압 측정값을 나타내었다.
The graph shown in FIG. 3 uses the nitrogen oxide sensor 1 shown in FIG. 2 and applies 0.7 V between the first auxiliary
도 3에서 나타난 바와 같이, 고농도의 질소산화물 가스의 농도 변화에 따라 측정 전압값 역시 비례하여 변화됨을 알 수 있다.
As shown in Figure 3, it can be seen that the measured voltage value is also proportionally changed in accordance with the concentration change of the high concentration of nitrogen oxide gas.
아울러, 도 4 (a)는 다른 질소산화물 센서(1)에 따른 전압변화를 나타낸 그래프이며, 도 4 (b)는 질소산화물 센서(1)의 이론 값과 측정 값의 상관관계를 나타낸 그래프이다. In addition, Figure 4 (a) is a graph showing the voltage change according to the other nitrogen oxide sensor 1, Figure 4 (b) is a graph showing the correlation between the theoretical value and the measured value of the nitrogen oxide sensor (1).
상기 도 4에 도시한 그래프는 상기 도 2에 도시한 질소산화물 센서(1)를 이용하며, 상기 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23) 사이에 0.7V를 인가하고, 상기 산화물 촉매 전해질층(21) 내의 산소를 펌핑하여 산소농도를 낮추면서 상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 제1귀금속 감지전극(12), 및 제2귀금속 감지전극(13)에서 발생되는 전압 측정값을 나타내었다.In the graph shown in FIG. 4, the nitrogen oxide sensor 1 shown in FIG. 2 is used, 0.7 V is applied between the first auxiliary
특히, 도 4 (a) 및 (b)는 본 발명의 질소산화물 센서(1)가 1000ppm 미만의 질소산화물 가스에 대해서도 직선적인 감도를 보임으로써 보다 정확하고 안정적인 측정이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
In particular, Figures 4 (a) and (b) it can be seen that the nitrogen oxide sensor 1 of the present invention can show a more accurate and stable measurement by showing a linear sensitivity even less than 1000ppm nitrogen oxide gas.
상기 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 질소산화물 농도에 따라 측정전압이 변화되는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 질소산화물 센서는 이를 이용하여 전체 질소산화물 농도를 측정할 수 있다. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that the measured voltage is changed according to the nitrogen oxide concentration, and the nitrogen oxide sensor of the present invention can measure the total nitrogen oxide concentration using the same.
특히, 본 발명의 질소산화물 센서는 공기 중의 일산화질소가 높은 농도를 갖는다 할지라도 전체 질소산화물의 농도를 용이하게 측정가능한 장점이 있다.
In particular, the nitrogen oxide sensor of the present invention has the advantage that it is possible to easily measure the concentration of the entire nitrogen oxide even if the nitrogen monoxide in the air has a high concentration.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1 : 질소산화물 센서
10 : 측정셀 11 : 산소이온 전도성 고체전해질
12 : 제1귀금속 감지전극 13 : 제2귀금속 감지전극
14 : 제1기전력 리드선
20 : 산소펌핑셀 21 : 산화물 촉매 전해질층
22 : 제1보조귀금속 전극 23 : 제2보조귀금속 전극
24 : 제2기전력 리드선
30 : 제1지지체 촉매
40 : 제2지지체 촉매
50 : 마개1: nitrogen oxide sensor
10: measuring cell 11: oxygen ion conductive solid electrolyte
12: first precious metal detection electrode 13: second precious metal detection electrode
14: first electromotive force lead wire
20: oxygen pumping cell 21: oxide catalyst electrolyte layer
22: first auxiliary precious metal electrode 23: second auxiliary precious metal electrode
24: second electromotive force lead wire
30: first support catalyst
40: second support catalyst
50: stopper
Claims (6)
상기 측정셀(10)의 제1귀금속 감지전극(12)이 형성된 측에 질소산화물 가스를 일산화질소로 변환하고, 변환된 일산화질소를 산소와 질소로 분해하며, 산화물 촉매 전해질층(21)과, 상기 산화물 촉매 전해질층(21)의 양측면에 각각 형성되는 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23)과, 상기 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23)으로부터 각각 연결되어 연장되는 제2기전력 리드선(24)을 포함하는 산소펌핑셀(20);
상기 측정셀(10)의 제2귀금속 감지전극(13)이 형성된 측에 구비되는 마개(50); 를 포함하는 질소산화물 센서.
An oxygen ion conductive solid electrolyte 11, a first precious metal sensing electrode 12 and a second precious metal sensing electrode 13 formed on both sides of the oxygen ion conductive solid electrolyte 11, and the first precious metal sensing electrode ( 12 and a measuring cell 10 including a first electromotive force lead 14 connected to and extending from the second precious metal sensing electrode 13, respectively;
Converting nitrogen oxide gas into nitrogen monoxide on the side where the first precious metal sensing electrode 12 of the measurement cell 10 is formed, decomposing the converted nitrogen monoxide into oxygen and nitrogen, an oxide catalyst electrolyte layer 21, The first auxiliary precious metal electrode 22 and the second auxiliary precious metal electrode 23 formed on both sides of the oxide catalyst electrolyte layer 21, and the first auxiliary precious metal electrode 22 and the second auxiliary precious metal electrode 23. An oxygen pumping cell 20 including second electromotive force lead wires 24 connected to and extending from each other;
A stopper 50 provided on the side of the measurement cell 10 in which the second precious metal sensing electrode 13 is formed; Nitrogen oxide sensor comprising a.
상기 측정셀(10)은
상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 양측면이 내측으로 오목하게 형성되고,
상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)의 오목한 안착부에 상기 제1귀금속 감지전극(12) 및 제2귀금속 감지전극(13)이 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 센서.
The method of claim 1,
The measuring cell 10
Both sides of the oxygen ion conductive solid electrolyte 11 are formed concave inwards,
The nitrogen oxide sensor according to claim 1, wherein the first precious metal sensing electrode (12) and the second precious metal sensing electrode (13) are formed in the concave seating portion of the oxygen ion conductive solid electrolyte (11) .
상기 산소펌핑셀(20)은 상기 산화물 촉매 전해질층(21)이 NiO, CuO, SnO2, CoO2, TiO2, WO3, Al2O3 또는 GdO에서 선택되는 1종 이상의 산화물인 것을 특징으로 하는 질소산화물 센서.
The method of claim 2,
The oxygen pumping cell 20 is characterized in that the oxide catalyst electrolyte layer 21 is at least one oxide selected from NiO, CuO, SnO 2 , CoO 2 , TiO 2 , WO 3 , Al 2 O 3 or GdO. Nitrogen oxide sensor.
상기 산소펌핑셀(20)은 상기 제1보조귀금속 전극(22) 및 제2보조귀금속 전극(23)이 Pt, Rh, Au 및 Pd에서 선택되는 하나의 귀금속 촉매인 것을 특징으로 하는 질소산화물 센서.
The method of claim 3,
The oxygen pumping cell (20) is a nitrogen oxide sensor, characterized in that the first auxiliary precious metal electrode (22) and the second auxiliary precious metal electrode (23) is one precious metal catalyst selected from Pt, Rh, Au and Pd.
상기 산소펌핑셀(20)의 두께(t)는 0.3 내지 1 (mm)인 것을 특징으로 하는 질소산화물 센서.
5. The method of claim 4,
Nitrogen oxide sensor, characterized in that the thickness (t) of the oxygen pumping cell (20) is 0.3 to 1 (mm).
상기 산소이온 전도성 고체전해질(11)은
안정화 지르코니아, CeO2, 또는 ThO2에서 선택되는 1종으로 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 센서.The method of claim 1,
The oxygen ion conductive solid electrolyte 11
Nitrogen oxide sensor, characterized in that formed of one selected from stabilized zirconia, CeO 2 , or ThO 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110083843A KR101287003B1 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | NOX Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110083843A KR101287003B1 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | NOX Sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130021535A KR20130021535A (en) | 2013-03-06 |
| KR101287003B1 true KR101287003B1 (en) | 2013-07-23 |
Family
ID=48174368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110083843A KR101287003B1 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | NOX Sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101287003B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160064422A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 현대중공업 주식회사 | Apparatus for controlling supplying of reducing agent in selective catalytic reduction system |
| KR102440666B1 (en) | 2016-09-02 | 2022-09-05 | 현대자동차주식회사 | Exhaust gas treating method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR980003570A (en) * | 1996-06-29 | 1998-03-30 | 이형도 | Flat-plate air-fuel ratio detection sensor |
| KR20010090219A (en) * | 1999-03-23 | 2001-10-18 | 가나이 쓰도무 | Gas component measuring apparatus |
| JP2009168798A (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-30 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor control device and nitrogen oxide concentration detecting method |
| KR20100037010A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 일진소재산업주식회사 | Nox gas sensor |
-
2011
- 2011-08-23 KR KR1020110083843A patent/KR101287003B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR980003570A (en) * | 1996-06-29 | 1998-03-30 | 이형도 | Flat-plate air-fuel ratio detection sensor |
| KR20010090219A (en) * | 1999-03-23 | 2001-10-18 | 가나이 쓰도무 | Gas component measuring apparatus |
| JP2009168798A (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-30 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor control device and nitrogen oxide concentration detecting method |
| KR20100037010A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 일진소재산업주식회사 | Nox gas sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130021535A (en) | 2013-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Solid-state gas sensors for high temperature applications–a review | |
| JP3871497B2 (en) | Gas sensor | |
| KR101052618B1 (en) | Nitrogen oxide gas sensor with long term signal stability | |
| US20100161242A1 (en) | Exhaust gas sensing system and method for determining concentrations of exhaust gas constituents | |
| EP2330411A2 (en) | Nitrogen-oxide gas sensor | |
| Fadeyev et al. | A simple and low-cost amperometric sensor for measuring H2, CO, and CH4 | |
| US20030024813A1 (en) | Hydrogen sensor | |
| KR101484551B1 (en) | NOx GAS SENSOR | |
| López-Gándara et al. | Role of nanostructured WO3 in ion-conducting sensors for the detection of NOx in exhaust gases from lean combustion engines | |
| JP6234568B2 (en) | Gas sensor for detecting nitrogen oxides and method of operating such a gas sensor | |
| JP2009092431A (en) | Nox sensor | |
| KR101287003B1 (en) | NOX Sensor | |
| KR100864381B1 (en) | NOX Sensor And for Calculating Method Of Total NOX Concentration Using it | |
| WO2010010978A1 (en) | Nox sensor | |
| EP2330410A2 (en) | Nitrogen-oxide gas sensor | |
| JP3775704B2 (en) | Solid electrolyte hydrogen sensor | |
| JP4783095B2 (en) | Hydrogen gas detection element and hydrogen gas detection device | |
| US7785457B2 (en) | Sensor element and method for determining ammonia | |
| JP2012042222A (en) | Solid electrolyte-based co sensor | |
| KR20140148164A (en) | DEVICE FOR SENSING NOx GAS | |
| KR101133267B1 (en) | NOx gas sensor | |
| JP5645607B2 (en) | Nitrogen oxide sensor element and nitrogen oxide detection method | |
| JP4532923B2 (en) | Reducing gas detection element and reducing gas detection device | |
| KR100884307B1 (en) | NOX Sensor | |
| US20100057375A1 (en) | Structure of NOx sensor and its calculating method of total total NOx concentration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160627 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |