JPS5937456A - Ｃｏ検知素子 - Google Patents
Ｃｏ検知素子Info
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- JPS5937456A JPS5937456A JP57147530A JP14753082A JPS5937456A JP S5937456 A JPS5937456 A JP S5937456A JP 57147530 A JP57147530 A JP 57147530A JP 14753082 A JP14753082 A JP 14753082A JP S5937456 A JPS5937456 A JP S5937456A
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- Japan
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- catalyst
- oxidizable
- gases
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- 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
- G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
不発明は、−酸化炭素に選択的に感応するガス検知素子
に関する。
に関する。
酸素イオン導電性固体電解質の基体上に少なくとも一対
の電極を設けた素子が、約４００ｔｒ以下の温度で、Ｃ
ＯやＨｌに感応することは公知である。しかるに、この
上うな素子では、Ｈ７に対する感度が、ＣＯに対する感
度を上廻るため、ＣＯの選択的検知素子としては使用で
きない。ＣＯは中毒の危険の高い毒ガスであり、少なく
とも２００ｐｐｍから検知できることが望ましいのに対
し、Ｈｌは爆発の危険だけであり、爆発限界のたかだか
１／２０．すなわち２０００ｐｐｍ程度で検知できれば
よい。むしろ危険性の質が異なることを考えると、２０
００ ｐ ｐｍ未満では検知しない方が望ましい。
の電極を設けた素子が、約４００ｔｒ以下の温度で、Ｃ
ＯやＨｌに感応することは公知である。しかるに、この
上うな素子では、Ｈ７に対する感度が、ＣＯに対する感
度を上廻るため、ＣＯの選択的検知素子としては使用で
きない。ＣＯは中毒の危険の高い毒ガスであり、少なく
とも２００ｐｐｍから検知できることが望ましいのに対
し、Ｈｌは爆発の危険だけであり、爆発限界のたかだか
１／２０．すなわち２０００ｐｐｍ程度で検知できれば
よい。むしろ危険性の質が異なることを考えると、２０
００ ｐ ｐｍ未満では検知しない方が望ましい。
本発明は、一般家庭用のＣＯ検知素子としてガス中毒の
危険の高いＣＯに対しては、約２００ ｐ ｐｍで選択
的に応答し、Ｈ，、ＣＨ４等中毒のおそれのないガスに
対しては、爆発限界の１７４〜１／２０の濃度でしか応
答しないＣＯ検知素子を提供する（３） ことを目的とする。
危険の高いＣＯに対しては、約２００ ｐ ｐｍで選択
的に応答し、Ｈ，、ＣＨ４等中毒のおそれのないガスに
対しては、爆発限界の１７４〜１／２０の濃度でしか応
答しないＣＯ検知素子を提供する（３） ことを目的とする。
本発明者らの一部のものは、酸素イオン導電性固体電解
質上に少なくとも一対の電極を設け、一方の電極の上に
酸化触媒能力の大なる第１の触媒層を設けて基準極とし
、他方の電極上に酸化触媒能力の小なる第２の触媒層を
設けたガス検知素子を出願中である（特願昭５６−１９
６８０９）。この場合、第２の触媒層の被酸化性ガスに
対する酸化能力を極めて小さくすると、被酸化性ガスの
種類により酸化の状態が異なるため、それぞれのガスの
電極に到達する量が異なシ、それ故、例えばＣＯとＨｌ
とを識別することができる。しかしこれは、極めて特殊
な条件、例えば最初のＣＯとＨ２の濃度がほぼ同じであ
るとか、ある限られた極めて狭い範囲の濃度であること
などを必要とし、実用上ＣＯ検知素子として用いるには
多くの問題がある。とくに、Ｈ２の濃度が高いときに２
００ｐｐｍの濃度のＣＯを検出するのは困難である。
質上に少なくとも一対の電極を設け、一方の電極の上に
酸化触媒能力の大なる第１の触媒層を設けて基準極とし
、他方の電極上に酸化触媒能力の小なる第２の触媒層を
設けたガス検知素子を出願中である（特願昭５６−１９
６８０９）。この場合、第２の触媒層の被酸化性ガスに
対する酸化能力を極めて小さくすると、被酸化性ガスの
種類により酸化の状態が異なるため、それぞれのガスの
電極に到達する量が異なシ、それ故、例えばＣＯとＨｌ
とを識別することができる。しかしこれは、極めて特殊
な条件、例えば最初のＣＯとＨ２の濃度がほぼ同じであ
るとか、ある限られた極めて狭い範囲の濃度であること
などを必要とし、実用上ＣＯ検知素子として用いるには
多くの問題がある。とくに、Ｈ２の濃度が高いときに２
００ｐｐｍの濃度のＣＯを検出するのは困難である。
本発明の基本原理は酸素イオン導電性固体電解質上に少
なくとも一対の電極を設け、電極の一方（４） に、Ｈ６などの被酸化性ガスとＣＯを酸化するに充分な
活性を有する触媒を前置して、これらのガスをこの触媒
を通過せしめて完全に除去し、基準極として作用するこ
とを保証する一方、他方の極にはＨ２に対する酸化活性
がＣＯに対する酸化活性よシ著しく高い（反応速度定数
の比で３以上、望ましくは１０以上最も好ましくは３０
以上）触媒を前置し、Ｈ７だけをほとんど完全に酸化し
てしまうことによシ、ＣＯだけを検知極に到達せしめて
ＣＯガスセンサーとして作動せしめるものである。
なくとも一対の電極を設け、電極の一方（４） に、Ｈ６などの被酸化性ガスとＣＯを酸化するに充分な
活性を有する触媒を前置して、これらのガスをこの触媒
を通過せしめて完全に除去し、基準極として作用するこ
とを保証する一方、他方の極にはＨ２に対する酸化活性
がＣＯに対する酸化活性よシ著しく高い（反応速度定数
の比で３以上、望ましくは１０以上最も好ましくは３０
以上）触媒を前置し、Ｈ７だけをほとんど完全に酸化し
てしまうことによシ、ＣＯだけを検知極に到達せしめて
ＣＯガスセンサーとして作動せしめるものである。
上記酸化活性の大小とは、Ｈ，、ＣＯの酸化率をＸＨ，
ＸＣＯとするとき Ｌｏｇ （１−ＸＨ） ／ｌｏｇ （１−ｘｃｏ ）な
る式でその比を計算することができる。
ＸＣＯとするとき Ｌｏｇ （１−ＸＨ） ／ｌｏｇ （１−ｘｃｏ ）な
る式でその比を計算することができる。
本発明の素子の第２の触媒層又は触媒面に用いられる触
媒としては、ＳｎＯ，（ここにＸは、１くｘ ＜２の範
囲の値である）、Ｃｒ、０ア（ここにｙは１．２．５く
ｙく３の範囲の値である）、Ｔｉ１ｌ （ここに２は、
１くｚく２の範囲の値である）及びｖｔＯ，、（ここに
Ｗは、４くＷく５の範囲の値であ ゛る）からなる群
から選ばれた少なくとも一種の化合物並びにｓｎｏ、
（ここにＸは上述の意味を表わす）とアルカリ金属塩と
からなる触媒が用いられる。上記触媒のうちｓｎｏ、及
びこれとアルカリ金属塩とからなる触媒は、本発明者ら
の一人である勝本正之と大槻裕人とによシ発明され、別
途出願中のものである。
媒としては、ＳｎＯ，（ここにＸは、１くｘ ＜２の範
囲の値である）、Ｃｒ、０ア（ここにｙは１．２．５く
ｙく３の範囲の値である）、Ｔｉ１ｌ （ここに２は、
１くｚく２の範囲の値である）及びｖｔＯ，、（ここに
Ｗは、４くＷく５の範囲の値であ ゛る）からなる群
から選ばれた少なくとも一種の化合物並びにｓｎｏ、
（ここにＸは上述の意味を表わす）とアルカリ金属塩と
からなる触媒が用いられる。上記触媒のうちｓｎｏ、及
びこれとアルカリ金属塩とからなる触媒は、本発明者ら
の一人である勝本正之と大槻裕人とによシ発明され、別
途出願中のものである。
なお、Ｘは、１．５〜１．９５の範囲の値、２は、１．
５〜２．０の範囲の値、Ｗは、４．５〜５の範囲の値で
あることがよシ好ましい。またアルカリ金属塩の量はｓ
ｎｏ、に対して、５〜１００重量％であることが好まし
く、１０〜４０重量％であることがよシ好ましい。
５〜２．０の範囲の値、Ｗは、４．５〜５の範囲の値で
あることがよシ好ましい。またアルカリ金属塩の量はｓ
ｎｏ、に対して、５〜１００重量％であることが好まし
く、１０〜４０重量％であることがよシ好ましい。
本発明に用いる触媒の製造方法の一例をつぎに示す。
５ｎ０４ ２Ｈｔ０ ４０ｇを濃塩酸４ｓｍｔに７０〜
８０Ｃの湯浴中で溶解し、冷却したのち、Ｎａ、ＣＯ３
の１モル／を溶液を、ＰＨ９になるまで滴下した。生じ
た沈殿を遠心分離し１１０〜１３０ｔｒで１時間乾燥し
たのち、５００Ｃで１０時間、空気中で焼成した。この
ようにして得たＳｎＯ，，７−ＮａＣｌ２２ｗｔ％の粉
末０．３ｇをパイレックス砂０．７ｇで希釈し内径約１
３φの反応管に充填し、種々の温度でＨ，１５００ｐｐ
ｍ、ＣＣ０２００ｐｐ Ｏｘ ２１％、Ｎ２バラ７７、
ガスを１５０ｍｔ／ｍｍで流通し、出口ガス中のＮ２、
ＣＯの濃Ｌｆｆｉを分析したところ表１の結果が得られ
た。なお触媒をＸ線で分析したところ、Ｓ ｎＯ。
８０Ｃの湯浴中で溶解し、冷却したのち、Ｎａ、ＣＯ３
の１モル／を溶液を、ＰＨ９になるまで滴下した。生じ
た沈殿を遠心分離し１１０〜１３０ｔｒで１時間乾燥し
たのち、５００Ｃで１０時間、空気中で焼成した。この
ようにして得たＳｎＯ，，７−ＮａＣｌ２２ｗｔ％の粉
末０．３ｇをパイレックス砂０．７ｇで希釈し内径約１
３φの反応管に充填し、種々の温度でＨ，１５００ｐｐ
ｍ、ＣＣ０２００ｐｐ Ｏｘ ２１％、Ｎ２バラ７７、
ガスを１５０ｍｔ／ｍｍで流通し、出口ガス中のＮ２、
ＣＯの濃Ｌｆｆｉを分析したところ表１の結果が得られ
た。なお触媒をＸ線で分析したところ、Ｓ ｎＯ。
５ｎ０２．ＮａＣ１のピークが認められた。
表 １
以下、図面を用いて本発明を説明する。第１図は、本発
明の一実施例、の素子を示すものである。
明の一実施例、の素子を示すものである。
安定化ジルコニア基板１１に多孔質白金電極１２゜１２
′及びリード線１５をもち、片側にＨｌ。
′及びリード線１５をもち、片側にＨｌ。
ＣＯなとの可燃ガスを完全燃焼させるに充分な活性をも
ったアルミナ担持白金より寿る第１の触媒層１３をもつ
。他方の電極１２′側にはＣＯ以外の被酸化性ガスに対
する酸化活性がＣＯに対するそれより犬である触媒を有
する第２の触媒１４を配置する。１６は、触媒を保持す
るためのアルミナなどの隔壁、１７は、同じくステンレ
ス鋼である。
ったアルミナ担持白金より寿る第１の触媒層１３をもつ
。他方の電極１２′側にはＣＯ以外の被酸化性ガスに対
する酸化活性がＣＯに対するそれより犬である触媒を有
する第２の触媒１４を配置する。１６は、触媒を保持す
るためのアルミナなどの隔壁、１７は、同じくステンレ
ス鋼である。
以下実施例を用いて本発明を説明する。
実施例 １
第１図に示した素子の第１の触媒層にアルミナに対して
のｗｔ％）の触媒を０．２ｇ／ｃｍ２用い、素子を３５
００に保持し、ＣＯ２００ｐ ｐｍを含む空気を流した
。この時両電極間には３０ｍＶの起電力が測定された（
Ｖｚ←）とする）。一方策２の触媒層を除いた場合、両
電極間に発生した起電力は同じ（３０ｍＶであった（Ｖ
ｚ（ｏ）とする）。従ってＶ ｖ （ｘ）／ Ｖ ｗ
（ｏ） ＝ ’である。一方、Ｈ，２００ｐｐｍを含む
空気を流した場合、Ｖ ｌ （ｏ） ＝ ７５ｍＶ、Ｖ
ｚ（ｘ）＝ ５ ｍ Ｖ、 Ｖｇ（ｘ）／ Ｖｇ（ｏ）
＝ ０．０７であった。また、Ｈｔ ２０００ ｐ ｐ
ｒｒ＋ を含む空気を流した場合、Ｖｖ（（１）＝
２００ ｍＶ、 Ｖｚ（ｘ）＝ ２９ ｍＶ。
のｗｔ％）の触媒を０．２ｇ／ｃｍ２用い、素子を３５
００に保持し、ＣＯ２００ｐ ｐｍを含む空気を流した
。この時両電極間には３０ｍＶの起電力が測定された（
Ｖｚ←）とする）。一方策２の触媒層を除いた場合、両
電極間に発生した起電力は同じ（３０ｍＶであった（Ｖ
ｚ（ｏ）とする）。従ってＶ ｖ （ｘ）／ Ｖ ｗ
（ｏ） ＝ ’である。一方、Ｈ，２００ｐｐｍを含む
空気を流した場合、Ｖ ｌ （ｏ） ＝ ７５ｍＶ、Ｖ
ｚ（ｘ）＝ ５ ｍ Ｖ、 Ｖｇ（ｘ）／ Ｖｇ（ｏ）
＝ ０．０７であった。また、Ｈｔ ２０００ ｐ ｐ
ｒｒ＋ を含む空気を流した場合、Ｖｖ（（１）＝
２００ ｍＶ、 Ｖｚ（ｘ）＝ ２９ ｍＶ。
Ｖ Ｋ （ｘ）／ Ｖ Ｗ（ｏ） ＝ ０．１５であっ
た。
た。
実施例 ２〜６
実施例１の第２の触媒層に表２記載の触媒を用いて、同
様の実験を行なった結果を示す。ただし実施例４（Ｃｒ
ｔｏｙ）は、触媒層として０．６ ｇ ／ｃｍ”用い、
実施例５（ＴｉＯ，）は、ｏ−４ｇ／（１）２用いた（
他はすべて０．２ ｇ ／ｃｍ” ） ｏまた１、ＩＩ
、ｉｌは、比較例として示した。なお、活性比は、前述
の表１の活性比と同じ条件で、温度３５０Ｃで測定した
値である。ＶＫ（ｏ）の値は、当然実施例１の場合と同
じ値である。
様の実験を行なった結果を示す。ただし実施例４（Ｃｒ
ｔｏｙ）は、触媒層として０．６ ｇ ／ｃｍ”用い、
実施例５（ＴｉＯ，）は、ｏ−４ｇ／（１）２用いた（
他はすべて０．２ ｇ ／ｃｍ” ） ｏまた１、ＩＩ
、ｉｌは、比較例として示した。なお、活性比は、前述
の表１の活性比と同じ条件で、温度３５０Ｃで測定した
値である。ＶＫ（ｏ）の値は、当然実施例１の場合と同
じ値である。
また、表３にＣＣ０２００ｐｐのＶ ＊ （ｘ ）とＮ
３のＶｔｘの比（Ｖ ｚ （ｃｏ ｌ／ Ｖ ｗ （ｉ
ｔ）と表わす）を示す。前記の触媒を用いたとき、ＣＯ
に対する起電力が大なるととが表より明らかである。
３のＶｔｘの比（Ｖ ｚ （ｃｏ ｌ／ Ｖ ｗ （ｉ
ｔ）と表わす）を示す。前記の触媒を用いたとき、ＣＯ
に対する起電力が大なるととが表より明らかである。
（１１）。
表 ３
第１図は、本発明の素子の一実施例を示す図である。
１１・・・安定化ジルコニア基板、１２．１２’９０．
電極、１３・・・第１の触媒層、１４・・・第２の触媒
層、１５・・・電極。 代理人 弁理士 薄田利幸 （１２）
電極、１３・・・第１の触媒層、１４・・・第２の触媒
層、１５・・・電極。 代理人 弁理士 薄田利幸 （１２）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸素イオン導電性固体電解質、該固体電解質上に設
けられた少なくとも一対の電極、被酸化性ガスを含有す
る気体を、該被酸化性ガスを十分に酸化してのち上記電
極の一方に到達せしめるように配置された第１の触媒層
又は触媒面及びＣＯ以外の被酸化性ガスに対する酸化活
性がＣＯに対する酸化活性よシ大である触媒を有し、上
記気体中の被酸化性ガスのうちＣＯ以外の他の被酸化性
ガスをＣＯよシも速やかに酸化してのち上記気体を上記
電極の他方に到達せしめるように配置された第２の触媒
層又は触媒面よシなることを特徴とするＣＯ検知素子。 ２、ＣＯ以外の被酸化性ガスに対する酸化活性が、ＣＯ
に対する酸化活性よシ大である上記触媒が、ｓｎｏ、（
ここにＸは、１＜；：ｘ＜：２の範囲の値である）、Ｃ
ｒ、Ｑ、 （ここにｙは、２．５＜ｙ＜３の範囲の値で
ある）Ｊ Ｔｉｅ、 （ここに２は、１くｚく２の範囲
の値である）及びＶ、Ｏ，（ここＫＷは、４くＷく５の
範囲の値である）からなる群から選ばれた少なくとも一
種の化合物である特許請求の範囲第１項記載のＣＯ検知
素子。 ３、ＣＯ以外あ被酸化性ガスに対する酸化活性が、ＣＯ
に対する酸化活性よシ大である上記触媒が、ル アザカリ金属塩とＳｎＱ！ （ここにＸは、１くｘく２
の範囲の値である）とからなる触媒である特許請求の範
囲第１項記載のＣＯ検知素子。 ４、上記第１の触媒層又は触媒面が、Ｃｒ、Ｔｉ。 ■を除く遷移金属の酸化物、白金及びパラジウムから力
る群から選ばれた少なくとも一種の触媒を含むものであ
る特許請求の範囲第１項記載のＣＯ検知素子。 ５、上記第２の触媒層又は触媒面に含まれる触媒が、Ｃ
Ｏ以外の被酸化性ガスに対する酸化活性が、ＣＯに対す
る酸化活性よシ３倍以上大である触媒である特許請求の
範囲第１項記載のｃ。 検知素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57147530A JPS5937456A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | Ｃｏ検知素子 |
| EP19830304508 EP0107279B1 (en) | 1982-08-27 | 1983-08-04 | Carbon monoxide sensor element |
| DE8383304508T DE3374222D1 (en) | 1982-08-27 | 1983-08-04 | Carbon monoxide sensor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57147530A JPS5937456A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | Ｃｏ検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5937456A true JPS5937456A (ja) | 1984-02-29 |
Family
ID=15432390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57147530A Pending JPS5937456A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | Ｃｏ検知素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0107279B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5937456A (ja) |
| DE (1) | DE3374222D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59109857A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 一酸化炭素ガスセンサ− |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1237882B (it) * | 1989-12-12 | 1993-06-18 | Eniricerche Spa | Sensore a stato solido per determinare la concentrazione di gas che possono reagire con idrogeno |
| GB9219257D0 (en) * | 1992-09-11 | 1992-10-28 | Marconi Gec Ltd | Energy measurement |
| DE59710067D1 (de) * | 1996-04-22 | 2003-06-18 | Siemens Building Tech Ag | Brandmeldeanlage |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786462A (en) * | 1971-03-18 | 1974-01-15 | Trw Inc | Carbon monoxide alarm for automobiles |
| US4005001A (en) * | 1973-03-27 | 1977-01-25 | Westinghouse Electric Corporation | Combustibles sensor |
| DE2322986A1 (de) * | 1973-05-08 | 1974-11-28 | Gerhard Laier | Verfahren und anordnung zur bestimmung von kohlenwasserstoffen in wasser |
| DE2636178C2 (de) * | 1975-08-19 | 1985-03-07 | Nohmi Bosai Kogyo Co., Ltd., Tokio/Tokyo | Halbleiter-Gasdetektor und Verfahren zu dessen Herstellung |
| FR2348487A1 (fr) * | 1976-04-16 | 1977-11-10 | Renault | Sonde de mesure de composants gazeux |
| JPS584985B2 (ja) * | 1978-05-10 | 1983-01-28 | 株式会社日立製作所 | ガス検知素子 |
-
1982
- 1982-08-27 JP JP57147530A patent/JPS5937456A/ja active Pending
-
1983
- 1983-08-04 DE DE8383304508T patent/DE3374222D1/de not_active Expired
- 1983-08-04 EP EP19830304508 patent/EP0107279B1/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59109857A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 一酸化炭素ガスセンサ− |
| JPH037265B2 (ja) * | 1982-12-15 | 1991-02-01 | Hitachi Chemical Co Ltd |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0107279B1 (en) | 1987-10-28 |
| EP0107279A2 (en) | 1984-05-02 |
| EP0107279A3 (en) | 1984-08-08 |
| DE3374222D1 (en) | 1987-12-03 |
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