JP4583800B2 - 酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ - Google Patents
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本実施形態のYSZ薄膜を使用したセンサと、ペレット状のYSZを使用したセンサを用意し、両センサの白金薄膜ヒータに外部電源から電流を供給して、YSZ薄膜或いはペレット状のYSZの温度を約600℃に保持し、種々のガス種、濃度の雰囲気中に両センサを設置し、検知極と基準極との電圧(電位差)を測定したところ、図8、図9に示す特性が得られた。ここで、図8はセンサの各種ガスに対する感度特性を示すグラフであり、縦軸が検知極−基準極間電圧に係るセンサ出力変化量、横軸がガス濃度の対数である。また、図9はセンサの水素ガスに対する応答特性を示すグラフであり、縦軸が検知極−基準極間電圧に係るセンサ出力変化量、横軸が時間(秒)である。即ち、図8において、各種還元性ガス(水素、一酸化炭素、イソブタン、メタン)に対して、ガス濃度(ppm)の対数とセンサ出力変化量との関係から、図8(a)に示すペレット状のYSZを使用したセンサの特性と、図8(b)に示す本実施形態のYSZ薄膜を用いたセンサの特性を比べると、本実施形態のYSZ薄膜を使用したセンサの方が、水素ガスに対して選択的に高い感度を示すことが判明した。また、図9(a)に示すペレット状のYSZを使用したセンサの特性と、図9(b)に示す本実施形態のYSZ薄膜を用いたセンサの特性を比べると、本実施形態のYSZ薄膜を使用したセンサの方が、水素ガスに対する応答速度が速いことが判明した。
2 酸化物イオン導電性固体電解質(YSZ薄膜)
3 基準極
4 検知極
5 ガス非透過性皮膜(ガラス状材料)
6 加熱用抵抗体(白金薄膜ヒータ)
7 白金リボン線取付部
10 酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ(センサ)
11,12 リード線
13,14 白金リボン線
Claims (12)
- 基板と、
液相析出法により前記基板に析出した酸化物イオン伝導体である薄膜の酸化物イオン導電性固体電解質と、
前記酸化物イオン導電性固体電解質にそれぞれ接合された検知極及び基準極と、
前記基準極を被覆するガス非透過性皮膜と、
を有する酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。 - 前記基板に加熱用抵抗体を接合する請求項1に記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記基板の片面に析出した前記酸化物イオン導電性固体電解質に前記検知極及び前記基準極をそれぞれ接合するとともに、
前記基板の他面に加熱用抵抗体を接合する請求項1又は2に記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。 - 前記酸化物イオン導電性固体電解質の膜厚が500nm以下である請求項1乃至3のいずれかに記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記酸化物イオン導電性固体電解質がイットリウムによって安定化された酸化ジルコニウムである請求項1乃至3に記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記酸化物イオン導電性固体電解質が8mol%のイットリア安定化ジルコニアである請求項5に記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記イットリア安定化ジルコニアの膜厚が500nm以下である請求項6に記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記基板が絶縁性セラミックス基板である請求項1乃至7のいずれかに記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記絶縁性セラミックス基板がアルミナもしくはシリカ−アルミナである請求項8に記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記検知極及び前記基準極が、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金の群から選ばれた貴金属もしくはこれら貴金属の合金である請求項1乃至9のいずれかに記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記ガス非透過性皮膜がガラス状材料である請求項1乃至10のいずれかに記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
- 前記ガラス状材料が950℃以上の温度で焼成されている請求項11に記載の酸化物イオン伝導体を用いた水素ガスセンサ。
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