JP2009133782A - Hydrogen sensor - Google Patents
Hydrogen sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009133782A JP2009133782A JP2007311384A JP2007311384A JP2009133782A JP 2009133782 A JP2009133782 A JP 2009133782A JP 2007311384 A JP2007311384 A JP 2007311384A JP 2007311384 A JP2007311384 A JP 2007311384A JP 2009133782 A JP2009133782 A JP 2009133782A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- nanowire
- hydrogen sensor
- sensor
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、水素を検知する水素センサに関する。 The present invention relates to a hydrogen sensor that detects hydrogen.
近年、環境問題や資源問題に対する関心の高まりから、水素をエネルギーとして利用することが注目されている。その中でも、燃料電池は、水素を用いたクリーンなエネルギーシステムとして、家庭用発電システムや自動車などの分野において急速な技術開発が進められている。したがって、燃料電池の技術分野は、今後ますます発展していくことが予想される。 In recent years, the use of hydrogen as energy has attracted attention due to growing interest in environmental and resource issues. Among them, fuel cells are rapidly developed as a clean energy system using hydrogen in the fields of household power generation systems and automobiles. Therefore, it is expected that the technical field of fuel cells will further develop in the future.
ところで、水素は、爆発の危険性があることから取り扱いに注意が必要である。このため、上述した燃料電池においても、水素漏れを検知する水素センサが必要不可欠なものとなっている。 By the way, hydrogen must be handled with care because of the danger of explosion. For this reason, also in the fuel cell described above, a hydrogen sensor that detects hydrogen leakage is indispensable.
従来、水素を検知する方法としては、酸化スズを用いた半導体式の水素センサが広く用いられている。しかしながら、この半導体式の水素センサは、動作温度が400℃程度と高いために加熱を要することや、価格が高いといった欠点がある。 Conventionally, semiconductor-type hydrogen sensors using tin oxide have been widely used as methods for detecting hydrogen. However, this semiconductor-type hydrogen sensor has drawbacks that it requires heating because of its high operating temperature of about 400 ° C. and is expensive.
そこで、常温で作動する水素センサとして、ガラス基板上にマグネシウム・パラジウム合金薄膜を形成し、その上にパラジウムや白金等からなる触媒層を形成したものが提案されている(特許文献1を参照。)。しかしながら、この特許文献1に記載される水素センサは、室温で水素を検出できるものの、応答速度が遅く、検出精度も低いといった欠点がある。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、常温での水素検知を可能とする共に、応答速度の高い水素センサを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and an object thereof is to provide a hydrogen sensor that enables hydrogen detection at room temperature and has a high response speed.
この目的を達成するために、本発明に係る水素センサは、水素脆性材料からなるナノワイヤーを有し、このナノワイヤーが水素と反応して断線することを検出することにより水素を検知することを特徴とする。
この水素センサでは、水素脆性材料からなるナノワイヤーが水素と反応して断線することを水素検知に用いることによって、水素を常温で検知可能とする共に、その応答速度を高めることが可能である。
In order to achieve this object, the hydrogen sensor according to the present invention has a nanowire made of a hydrogen brittle material and detects hydrogen by detecting that the nanowire reacts with hydrogen and breaks. Features.
In this hydrogen sensor, it is possible to detect hydrogen at room temperature and increase its response speed by using for detecting hydrogen that a nanowire made of a hydrogen-brittle material reacts with hydrogen and breaks.
また、上記ナノワイヤーの太さは、100nm以下であることが好ましい。
これにより、水素検知の応答速度を高めることができる。なお、ナノワイヤーの太さの下限については、物理的に形成可能な太さの限界値であればよい。
Moreover, it is preferable that the thickness of the said nanowire is 100 nm or less.
Thereby, the response speed of hydrogen detection can be increased. In addition, about the minimum of the thickness of nanowire, what is necessary is just the limit value of the thickness which can be physically formed.
また、本発明に係る水素センサは、開口部が設けられた支持部材を備え、上記ナノワイヤーを支持部材の開口部に臨む位置に架橋した状態で、少なくとも1本以上配置した構成とすることが好ましい。
これにより、支持部材の開口部を通過する水素が、この開口部に臨む位置に架橋されたナノワイヤーに接触した場合に、ナノワイヤーが水素と反応して断線しやすくなる。したがって、水素の検出精度を高めることが可能である。
In addition, the hydrogen sensor according to the present invention includes a support member provided with an opening, and has a configuration in which at least one nanowire is disposed in a state where the nanowire is cross-linked at a position facing the opening of the support member. preferable.
Thereby, when the hydrogen which passes the opening part of a supporting member contacts the nanowire bridge | crosslinked in the position which faces this opening part, a nanowire will react with hydrogen and it will become easy to disconnect. Therefore, it is possible to improve the hydrogen detection accuracy.
以上のように、本発明によれば、常温での水素検出を可能とする共に、応答速度の高い水素センサを提供することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a hydrogen sensor that can detect hydrogen at room temperature and has a high response speed.
以下、本発明を適用した水素センサについて、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, a hydrogen sensor to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
図1は、本発明を適用した水素センサ1の一例を示す斜視図であり、図2は、図1に示す水素センサ1の構造を示す縦断面図である。
本発明を適用した水素センサ1は、図1及び図2に示すように、水素脆性材料からなるナノワイヤーWを有し、このナノワイヤーWが水素と反応して断線したことを検出することにより水素を検知することを特徴としている。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a hydrogen sensor 1 to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the hydrogen sensor 1 shown in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the hydrogen sensor 1 to which the present invention is applied has nanowires W made of a hydrogen brittle material, and detects that the nanowires W are disconnected by reacting with hydrogen. It is characterized by detecting hydrogen.
具体的に、この水素センサ1は、支持部材2と、この支持部材2に支持された検出部3とを備えている。
支持部材2は、例えばガラス等の剛性を有する絶縁部材からなる。この支持部材2は、その形状について特に限定されないものの、例えば、開口部2aが形成された枠部4と、この枠部4を支持する一対の脚部5a,5bとを有している。
Specifically, the hydrogen sensor 1 includes a
The
枠部4は、平面視で矩形枠状に形成されており、その中央部に矩形状の開口部2aを有している。すなわち、この枠部4は、開口部2aの周囲を囲む一の相対する2辺4a,4bと、これに直交する他の相対する2辺4c,4dとを有して構成されている。
The frame part 4 is formed in a rectangular frame shape in plan view, and has a
一対の脚部5a,5bは、枠部4を構成する一の相対する2辺4a,4bに沿ってフレーム2bと一体に形成されている。また、一対の脚部5a,5bは、フレーム2bの下面から所定の高さ寸法を有している。これにより、支持部材2の開口部2aは、この支持部材2が設置される設置面よりも一対の脚部5a,5bに支持された枠部4の高さ分だけ上方に浮かせた状態となっている。
The pair of
検出部3は、水素脆性材料からなるナノワイヤーWを有し、このナノワイヤーWが水素と反応して断線したことを検出する。具体的に、この検出部3は、支持部材2の開口部2aに臨む位置に一対のリードフレーム6a,6bを有している。一対のリードフレーム6a,6bは、例えばアルミニウムやチタンなどの導線性の金属部材からなり、その基端部から先端部に向かって尖形となる平板形状を有している。そして、これら一対のリードフレーム6a,6bは、互いの先端部を対向させた状態で、それぞれの基端部を枠部4を構成する一の相対する2辺4a,4bに固定することによって、支持部材2の開口部2aに臨んで配置されている。
The
ナノワイヤーWは、互いに対向するリードフレーム6a,6bの先端部の間に架橋した状態で設けられている。ナノワイヤーWには、水素脆性材料として、例えば銀や銅などを用いることができる。また、ナノワイヤーWの太さは、100nm以下であることが好ましい。このナノワイヤーWを細く形成することによって、後述する水素検知の応答速度を高めることができる。なお、ナノワイヤーWの太さの下限については、物理的に形成可能な太さの限界値であればよく、その限界値としては例えば1nm程度である。また、ナノワイヤーの作製方法としては、例えば銀イオンを保持した母体に電子線を照射してナノワイヤーを合成する方法などがある。この方法によれば、直径が数〜数十nmの金属銀ナノワイヤーを容易に生成することができる。
The nanowire W is provided in a bridged state between the tip portions of the
一対のリードフレーム6a,6bの基端部上には、それぞれ外部接続用の電極パッド7a,7bが設けられている。これら電極パッド7a,7bは、例えばアルミニウムなどの導線性の金属部材からなり、一対のリードフレーム6a,6bと電気的に接続されている。
以上のような構造を有する水素センサ1では、電極パッド7a,7bに接続された外部電源から供給される微小な電流を、一対のリードフレーム6a,6bを介してナノワイヤーWに通電することが可能となっている。そして、この水素センサ1では、通電された状態で、水素漏れ等により水素を含む雰囲気に晒されると、ナノワイヤーWが水素と反応して断線する。このとき、ナノワイヤーWへの通電が遮断されるため、これを検出することにより水素(水素漏れ)を常温において素早く検知することが可能となっている。
In the hydrogen sensor 1 having the above-described structure, a minute current supplied from an external power source connected to the
以上のように、本発明を適用した水素センサ1では、水素脆性材料からなるナノワイヤーWが水素と反応して断線することを水素検知に用いることによって、水素を常温で検知することが可能となると共に、水素を検知する際の応答速度を大幅に高めることが可能である。さらに、この水素センサ1では、微小な電流を流すだけ水素を検知できるため、非常に省エネルギーである。 As described above, in the hydrogen sensor 1 to which the present invention is applied, it is possible to detect hydrogen at room temperature by using the fact that the nanowire W made of a hydrogen brittle material reacts with hydrogen and is disconnected for hydrogen detection. In addition, the response speed when detecting hydrogen can be greatly increased. Further, the hydrogen sensor 1 can detect hydrogen only by passing a minute current, and is very energy saving.
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記水素センサ1では、上記リードフレーム6a,6bの先端部の間にナノワイヤーWが配置された構成となっているが、このような構成に限らず、ナノワイヤーWは、支持部材2の開口部2aに臨む位置に架橋した状態で、少なくとも1本以上配置されていればよい。これにより、上記支持部材2の開口部2aを通過する水素が、この開口部2aに臨む位置に架橋されたナノワイヤーWに接触した場合に、ナノワイヤーWが水素と反応して断線しやすくなる。したがって、水素の検出精度を高めることが可能である。また、ナノワイヤーWを複数本配置した場合には、何れかのナノワイヤーWが断線したことを検出することによって、水素検知に対する応答速度を更に高めることが可能である。
In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the hydrogen sensor 1 has a configuration in which the nanowires W are disposed between the leading ends of the
また、上記水素センサ1では、上記リードフレーム6a,6bや電極パッド7a,7bに金属材料を用いた構成となっているが、このような構成に限らず、シリコンなどの半導体基板を用いて、これらを一体に形成していくことも可能である。
The hydrogen sensor 1 has a configuration using a metal material for the lead frames 6a and 6b and the
1…水素センサ 2…支持部材 2a…開口部 3…検出部 4…枠部 5a,5b…脚部 6a,6b…リードフレーム 7a,7b…電極パッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
前記ナノワイヤーは、前記支持部材の開口部に臨む位置に架橋した状態で、少なくとも1本以上配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の水素センサ。 Comprising a support member provided with an opening,
3. The hydrogen sensor according to claim 1, wherein at least one nanowire is disposed in a cross-linked state at a position facing the opening of the support member. 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007311384A JP5055597B2 (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Hydrogen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007311384A JP5055597B2 (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Hydrogen sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009133782A true JP2009133782A (en) | 2009-06-18 |
JP5055597B2 JP5055597B2 (en) | 2012-10-24 |
Family
ID=40865787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007311384A Expired - Fee Related JP5055597B2 (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Hydrogen sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5055597B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013504442A (en) * | 2009-09-11 | 2013-02-07 | ジェイピー ラボラトリーズ インコーポレイテッド | Monitoring device and method based on deformation, destruction and transformation of nanostructures |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002228615A (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Okazaki Mfg Co Ltd | Leak detection sensor for hydrogen gas |
JP2003161712A (en) * | 2002-10-07 | 2003-06-06 | Riken Keiki Co Ltd | Gas sensor equipped with dew condensation preventing function |
JP2005537469A (en) * | 2002-08-30 | 2005-12-08 | ナノ−プロプライエタリー, インコーポレイテッド | Formation of metal nanowires for use as variable range hydrogen sensors |
JP2007086020A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Hydrogen gas leak detector, and hydrogen gas leakage controller |
JP2007178377A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Showa Denko Kk | Gas sensor, reactive gas leak detector, and detection method |
-
2007
- 2007-11-30 JP JP2007311384A patent/JP5055597B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002228615A (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Okazaki Mfg Co Ltd | Leak detection sensor for hydrogen gas |
JP2005537469A (en) * | 2002-08-30 | 2005-12-08 | ナノ−プロプライエタリー, インコーポレイテッド | Formation of metal nanowires for use as variable range hydrogen sensors |
JP2003161712A (en) * | 2002-10-07 | 2003-06-06 | Riken Keiki Co Ltd | Gas sensor equipped with dew condensation preventing function |
JP2007086020A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Hydrogen gas leak detector, and hydrogen gas leakage controller |
JP2007178377A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Showa Denko Kk | Gas sensor, reactive gas leak detector, and detection method |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013504442A (en) * | 2009-09-11 | 2013-02-07 | ジェイピー ラボラトリーズ インコーポレイテッド | Monitoring device and method based on deformation, destruction and transformation of nanostructures |
JP2016028238A (en) * | 2009-09-11 | 2016-02-25 | ジェイピー ラボラトリーズ インコーポレイテッド | Monitoring device and monitoring method based on deformation, destruction and conversion of nanostructure |
EP2475612A4 (en) * | 2009-09-11 | 2017-09-13 | Jp Laboratories, Inc. | Monitoring devices and processes based on transformation, destruction and conversion of nanostructures |
JP2017205868A (en) * | 2009-09-11 | 2017-11-24 | ジェイピー ラボラトリーズ インコーポレイテッド | Monitoring devices and monitoring processes based on transformation, destruction and conversion of nanostructures |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5055597B2 (en) | 2012-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI452287B (en) | Gas sensor and manufacture method thereof | |
US10241094B2 (en) | Micro heater, micro sensor and micro sensor manufacturing method | |
US20090165533A1 (en) | Sensor device with heated nanostructure | |
KR101754508B1 (en) | High-temperature Chip with High Stability | |
KR101993782B1 (en) | dual side micro gas sensor and manufacturing method of the same | |
JP2010122106A (en) | Thermoelectric type gas sensor | |
JP2008292501A (en) | Nanotube sensor | |
US9587968B2 (en) | Sensor device and method for producing a sensor device | |
JP2009058389A (en) | Gas detection element | |
KR101772071B1 (en) | Suspended type nanowire array and manufacturing method thereof | |
JP5055597B2 (en) | Hydrogen sensor | |
JP5252742B2 (en) | Gas sensor | |
Lee et al. | Realization of nanolene: a planar array of perfectly aligned, air‐suspended nanowires | |
JP2009264803A (en) | Planar temperature detection sensor | |
US20180292347A1 (en) | Gas sensor and gas sensing system | |
JP2004363295A (en) | Semiconductor device | |
CN107727713B (en) | Micro-sensor | |
JP2005251950A (en) | Thermoelectric conversion module including a plurality of electric circuits and thermoelectric conversion system | |
JP7187139B2 (en) | Catalytic combustion gas sensor | |
JP2010118469A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP7108585B2 (en) | holding device | |
KR101738632B1 (en) | Micro hot plate having a heat sink structure | |
JP2007132814A (en) | Mems structure for gas sensor | |
JPS63213980A (en) | Thermoelectric device | |
JP2014041164A (en) | Gas detection element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100914 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120105 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120417 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120524 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120619 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20120710 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120710 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5055597 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |