JP6566472B2 - ガスセンサ及びガスの検知方法 - Google Patents
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Description
(1)基板上に、検知極及び基準極が、前記検知極の一端と前記基準極の一端が対向するように形成されており、前記検知極の他端及び前記基準極の他端を覆い、かつ、前記検知極の他端及び前記基準極の他端の間の空間を充填するようにプロトン伝導体が形成されており、該プロトン伝導体は、リン酸塩ガラスと、プロトン伝導性有機物を混合することにより製造されており、前記プロトン伝導性有機物は、イミダゾール系化合物又はトリアゾール系化合物であり、前記リン酸塩ガラスに対する前記プロトン伝導性有機物の質量比が1以上3以下であることを特徴とするガスセンサ。
(2)前記リン酸塩ガラスに対する前記プロトン伝導性有機物の質量比が1以上2.5以下であることを特徴とする前記(1)に記載のガスセンサ。
(3)前記イミダゾール系化合物は、ベンゾイミダゾールであることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のガスセンサ。
(4)前記検知極は、白金を含み、前記基準極は、金又は銀を含むことを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれか一項に記載のガスセンサ。
(5)水素ガスセンサであることを特徴とする前記(1)乃至(4)のいずれか一項に記載のガスセンサ。
(6)前記(1)乃至(5)のいずれか一項に記載のガスセンサを用いて、ガスを検知する方法であって、該ガスを検知する際の前記プロトン伝導体の温度が100℃以上であることを特徴とするガスの検知方法。
ΔV=ΔVs−ΔVr
で表される。
15.0mm×5.0mm×635μmのアルミナ製の基板11(鈴木理化学社製)の表面に、白金ペーストTR−7091T(田中貴金属工業社製)をスクリーン印刷した後、1400℃で2時間焼成し、検知極12を形成した。次に、基板11の表面に、金ペーストTR−1535(田中貴金属工業社製)をスクリーン印刷した後、850℃で2時間焼成し、基準極13を形成した(図1参照)。
プロトン伝導体14を作製する際に、170℃で12時間乾燥させた以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10を得た。
プロトン伝導体14を作製する際に、170℃で24時間乾燥させた以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10を得た。
プロトン伝導体14を作製する際に、170℃で30時間乾燥させた以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10を得た。
プロトン伝導体14を作製する際に、リン酸亜鉛ガラスとベンゾイミダゾールを質量比が1:1となるように混合した以外は、実施例2と同様にして、ガスセンサ10を得た。
プロトン伝導体14を作製する際に、リン酸亜鉛ガラスとベンゾイミダゾールを質量比が1:3となるように混合した以外は、実施例2と同様にして、ガスセンサ10を得た。
基板11の表面に基準極13を形成する際に、銀ペーストNP−2910A2(ノリタケカンパニーリミテド社製)をスクリーン印刷した以外は、実施例2と同様にして、ガスセンサ10を得た。
プロトン伝導体14を作製する際に、リン酸亜鉛ガラスを添加せず、170℃で1時間乾燥させた以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10を得た。
ガスセンサ10を試料ホルダーに設置した後、大気焼成炉を用いて、プロトン伝導体14の温度が120℃となるように加熱した。次に、窒素ガスと酸素ガスを体積比が80:20になるように混合した合成空気を200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、検知極12及び基準極13を介したプロトン伝導体14の起電力を測定した。このとき、midi LOGGER GL220(グラフテック社製)を用いて、2端子法により5秒間隔でプロトン伝導体14の起電力を測定し、プロトン伝導体14の起電力が安定してから30分後の起電力をVaとした。さらに、水素標準ガス(大陽日酸社製)が所定量導入された窒素ガスと酸素ガスを体積比が80:20になるように混合した合成空気を、200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、上記と同様にして、プロトン伝導体14の起電力を測定した。このとき、合成空気中の水素標準ガスの濃度を250ppmとし、試料ホルダーに10分間流した後のプロトン伝導体14の起電力をVgとした。次に、窒素ガスと酸素ガスを体積比が80:20になるように混合した合成空気を200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、上記と同様にして、プロトン伝導体14の起電力を測定した。さらに、合成空気中の水素標準ガスの濃度を2000ppmに変更した以外は、上記と同様にして、プロトン伝導体14の起電力Vgを測定した。次に、窒素ガスと酸素ガスを体積比が80:20になるように混合した合成空気を200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、上記と同様にして、プロトン伝導体14の起電力を測定した。さらに、合成空気中の水素標準ガスの濃度を5000ppmに変更した以外は、上記と同様にして、プロトン伝導体14の起電力Vgを測定した。
ΔV=Vg−Va
により、算出した。
プロトン伝導体14の温度が90℃、100℃、110℃、140℃、160℃となるように加熱した以外は、ガスセンサの水素ガスに対する応答1と同様にして、実施例1のガスセンサ10の水素ガスに対する応答ΔVを算出した。
合成空気における窒素ガス又は水素標準ガス(大陽日酸社製)が所定量導入された窒素ガスと酸素ガスの体積比80:20を、100:0、95:5、70:30、50:50に変更した以外は、ガスセンサの水素ガスに対する応答1と同様にして、実施例2のガスセンサ10の水素ガスに対する応答ΔVを算出した。
11 基板
12 検知極
13 基準極
14 プロトン伝導体
Claims (6)
- 基板上に、検知極及び基準極が、前記検知極の一端と前記基準極の一端が対向するように形成されており、
前記検知極の他端及び前記基準極の他端を覆い、かつ、前記検知極の他端及び前記基準極の他端の間の空間を充填するようにプロトン伝導体が形成されており、
該プロトン伝導体は、リン酸塩ガラスと、プロトン伝導性有機物を混合することにより製造されており、
前記プロトン伝導性有機物は、イミダゾール系化合物又はトリアゾール系化合物であり、
前記リン酸塩ガラスに対する前記プロトン伝導性有機物の質量比が1以上3以下であることを特徴とするガスセンサ。 - 前記リン酸塩ガラスに対する前記プロトン伝導性有機物の質量比が1以上2.5以下であることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記イミダゾール系化合物は、ベンゾイミダゾールであることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスセンサ。
- 前記検知極は、白金を含み、
前記基準極は、金又は銀を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のガスセンサ。 - 水素ガスセンサであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のガスセンサ。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のガスセンサを用いて、ガスを検知する方法であって、
該ガスを検知する際の前記プロトン伝導体の温度が100℃以上であることを特徴とするガスの検知方法。
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