JPH0418263B2 - - Google Patents

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JPH0418263B2
JPH0418263B2 JP59182209A JP18220984A JPH0418263B2 JP H0418263 B2 JPH0418263 B2 JP H0418263B2 JP 59182209 A JP59182209 A JP 59182209A JP 18220984 A JP18220984 A JP 18220984A JP H0418263 B2 JPH0418263 B2 JP H0418263B2
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
working electrode
membrane
electrode film
permeable membrane
Prior art date
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JP59182209A
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English (en)
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JPS6159253A (ja
Inventor
Nobuo Nakano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Keiki KK
Original Assignee
Riken Keiki KK
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Publication date
Application filed by Riken Keiki KK filed Critical Riken Keiki KK
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Publication of JPS6159253A publication Critical patent/JPS6159253A/ja
Publication of JPH0418263B2 publication Critical patent/JPH0418263B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/404Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、電解液に接する作用電極膜および
対電極膜間にガス濃度に応じて生じる出力を検出
することによりガス濃度を測定するようにした電
気化学式ガスセンサに関する。
従来の技術 従来、2種類のガスの濃度を同時に測定する場
合には、各ガスの濃度を測定する電気化学式ガス
センサをそれぞれ設け、これにより個別に濃度測
定するようにしている。このような場合に使用さ
れる電気化学式ガスセンサとしては、例えば、電
解液が収納された容器と、容器に形成された第1
開口を閉止し測定ガスに接するガス透過性の第1
透過膜と、容器に形成された第2開口を閉止し外
気に接するガス透過性の第2透過膜と、第1透過
膜の電解液に接する内面に被着された作用電極膜
と、第2透過膜の電解液に接する内面に被着され
た対電極膜と、を備えたものが知られている。
しかしながら、従来においては、前述のように
2種のガスの濃度を同時に測定するために、各ガ
スに対応する電気化学式ガスセンサを設けなけれ
ばならないので、測定装置全体が大型化するとと
もに構造が複雑となり、さらに高価になつてしま
うという問題点がある。しかも、各ガスを別々の
電気化学式ガスセンサによつて濃度測定するよう
にしているので、ガスセンサに測定誤差が発生す
るようになつたとき、その誤差発生の原因、例え
ば、電極膜の劣化、電解液の劣化、周囲温度の異
常等が何であるかはフアクターが多いため、容易
に知ることができないという問題点もある。
発明が解決しようとする問題点 この発明は測定装置全体が大型化するとともに
構造が複雑となり、さらに高価になつてしまい、
しかも、測定誤差が発生したとき、その原因が何
であるかを知ることが困難であるという従来の問
題点を解決するものである。
問題点を解決するための手段 このような問題点は、第1に、電解液が収納さ
れた容器と、容器に形成された第1開口を閉止し
2種のガスが混入された測定ガスに接するガス透
過性の第1透過膜と、容器に形成された第2開口
を閉止し外気に接するガス透過性の第2透過膜
と、第1透過膜の電解液に接する内面に被着され
少なくとも一方のガスに反応する第1作用電極膜
と、第1透過膜の内面に被着され他方のガスに反
応する第2作用電極膜と、第2透過膜の電解液に
接する内面に被着された対電極膜と、を備えるこ
とにより、第2に、前述のものに加えて、第1透
過膜の外面に他方のガスを除去する多孔性の除去
膜を第1作用電極膜と重なり合うよう被着するこ
とにより、解決することができる。
作 用 まず、2種のガスが混入された測定ガスが第1
透過膜に達すると、この測定ガスは第1透過膜を
透過する。そして、電解液に接する第1作用電極
膜表面において少なくとも一方のガスが酸化ある
いは還元反応し、また、他方のガスが電解液に接
する第2作用電極膜の表面において酸化あるいは
還元反応をする。一方、対電極膜の電解液に接す
る表面では第2透過膜を透過した外気が還元ある
いは酸化反応をする。これにより、第1作用電極
膜、対電極膜間には一方のガスの濃度に応じた出
力あるいは一方および他方のガスの濃度に応じた
合計出力が現われ、第2作用電極膜、対電極膜間
には他方のガスの濃度に応じた出力が現われる。
そして、これらの出力を検出することにより各ガ
スの濃度が測定される。前述したように、この第
1項に記載された発明は、従来の電気化学式ガス
センサの第1透過膜の内面に作用電極膜をさらに
1つ追加するだけでよいため、小型化できるとと
もに構造が簡単となり、しかも安価に製作でき
る。さらに、各ガスに反応する作用電極膜はほぼ
同一位置に配置されているので周囲の温度条件等
が同一になるとともに接触する電解液も共通して
いるので、フアクターを減少でき誤差の原因が容
易に究明できるようになる。以上は第1項の発明
の作用であるが、第2項の発明の場合には、他方
のガスが除去膜内を通過する際除去されるので、
第1作用電極膜には一方のガスしか到達できな
い。このため、第1作用電極膜に両方のガスに対
して反応する材質のものを使用しても、両ガスの
濃度を個別に正確に測定することができる。さら
に、前記除去膜は多孔性の膜であるので、ガスが
通過する際の圧力損失が小さく、この結果、拡散
型のガスセンサに適用でき、しかも、長期間使用
できる。
実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
図面は、一酸化炭素ガスおよび硫化水素ガスの
濃度をそれぞれ同時に測定する電気化学式ガスセ
ンサを示しており、1は硫酸、リン酸等の水溶液
からなる電解液2が収納された容器である。この
容器1には第1開口3が形成され、この第1開口
3はテフロン等からなるガス透過性の第1の透過
膜4により閉止されている。この第1透過膜4は
一酸化炭素ガスおよび硫化水素ガスが混入された
測定ガスに接するとともに、これら一酸化炭素ガ
スおよび硫化水素ガス等を透過させることができ
る。第1開口3に対向する位置の容器1には第2
開口5が形成され、この第2開口5はテフロン
(商標名)等からなるガス透過性の隔膜6および
テフロン(商標名)等からなり酸素ガスのみを透
過できる酸素透過膜7により閉止されている。前
述した隔膜6および酸素透過膜7は全体として第
2透過膜8を構成し、この第2透過膜8は外気に
接している。前記第1透過膜4の電解液2に接す
る内面の一部には多孔性の第1作用電極膜11が
被着されている。この第1作用電極膜11は白
金、パラジウム、シリジウム等の白金属の金属若
しくはこれらの合金または前記の金属の酸化物等
から構成され、この結果、前記一酸化炭素ガスお
よび硫化水素ガスの双方に常温で触媒反応する。
また、この第1作用電極膜11は厚膜印刷等によ
り第1透過膜4の内面に被着されている。前記第
1作用電極膜11に近接した第1透過膜4の内面
には第2作用電極膜12が被着されている。この
第2作用電極膜12は金、銀またはこれらの酸化
物から構成され、蒸着、スパツタ、イオンプレー
テイング等の方法により被着されている。この結
果、第2作用電極膜12は前記2種のガスの内、
他方のガス、即ち硫化水素ガスに選択的に電極反
応する。なお、前記第1作用電極膜11および第
2作用電極膜12は、まず第1透過膜4の内面全
面に第2作用電極膜12を被着した後、この第2
作用電極膜12上の一部に第1作用電極膜11を
被着して構成するようにしてもよい。この場合に
は、第1作用電極膜11は第2作用電極膜12を
介して第1透過膜4の内面に被着していることに
なる。前記第1透過膜4の外面には第1作用電極
膜11と重なり合う多孔性の除去膜13が被着さ
れている。この除去膜13は白金、パラジウム、
イリジウム等の金属またはこれらの金属の酸化物
あるいは活性炭、グラフアイト等からなり、前記
他方のガス、即ち硫化水素ガス、を吸着除去す
る。前記第2透過膜8の電解液2に接する内面に
は多孔性の対電極膜14および参照電極膜15が
被着されている。21,22,23は一端が第1
作用電極膜11、対電極膜14、参照電極膜15
にそれぞれ接続されたリード線であり、これらの
リード線21,22,23の他端はポテンシヨス
タツト24に接続され、第1作用電極膜11に一
定の電位が与えられる。また、25,26,27
は一端が第2作用電極膜12、対電極膜14、参
照電極膜15にそれぞれ接続されたリード線であ
り、これらのリード線25,26,27の他端は
ポテンシヨスタツト28に接続され、第2作用電
極膜12に一定の電位が与えられる。
次に、この発明の一実施例の作用について説明
する。
今、一酸化炭素ガスおよび硫化水素ガスが混入
された測定ガス第1開口3に導びかれているとす
る。このとき、測定ガス中の他方のガス、即ち硫
化水素ガスは、除去膜13内を通過する際、この
除去膜13によつて吸着除去される。そして、こ
の除去膜13は第1作用電極膜11に重なり合つ
ているので、第1作用電極膜11には一方のガ
ス、即ち一酸化炭素ガスのみが、第1透過膜4を
透過して到達する。この第1作用電極膜11に到
達した一酸化炭素ガスは、第1作用電極膜11と
電解液2との界面において酸化反応を起こす。一
方、測定ガスは第1透過膜4を透過して第2作用
電極膜12に到達するが、この第2作用電極膜1
2と電解液2との界面においては、他方のガス、
即ち硫酸水素ガス、のみが選択的に酸化反応され
る。一方、大気中の酸素ガスは第2透過膜8を透
過し、対電極膜14と電解液2との界面において
還元反応を起こす。この結果、第1作用電極膜1
1と対電極膜14との間には一酸化炭素ガスの濃
度に対応した電解電流が流れ、この電解電流を検
出することにより一酸化炭素ガスの濃度が測定さ
れる。一方、第2作用電極膜12と対電極膜14
との間には硫化水素ガスの濃度に対応した電解電
流が流れ、この電解電流を検出することにより硫
化水素ガスの濃度が測定される。ここで、参照電
極膜15の電位は対電極膜14の静止電位を正確
に表示し、測定するガスの影響を受けない。この
ようにして、一酸化炭素ガスおよび硫化水素ガス
の濃度がそれぞれ個別にしかも同時に測定され
る。
なお、前述の実施例においては、一酸化炭素ガ
スと硫化水素ガスとの濃度測定をする場合につい
て説明したが、この発明においては、一酸化炭素
ガスと酸化窒素ガス、一酸化炭素ガスと酸化イオ
ウガスなどの濃度測定をすることもできる。ま
た、前述した第1作用電極膜11が一方のガス、
即ち一酸化炭素ガス、に選択的に反応する場合に
は除去膜13はなくてもよい。また、前記第1作
用電極膜11が両方のガスに反応し、第2作用電
極膜12が他方のガスに選択的に反応する場合で
あつて、除去膜13を省略した場合であつても、
第1作用電極膜11と対電極膜14との間に流れ
る一酸化炭素ガスおよび硫化水素ガスの濃度を測
定した合計電解電流からマイクロコンピユータ等
を用いて他方のガスにより生じた電解電流分をキ
ヤンセルすれば、それぞれのガスの濃度を同時測
定することができる。また、除去膜13が設けら
れていない場合であつても、第1作用電極膜11
に与える電位と第2作用電極膜12に与える電位
とを適切な値に個別に設定することにより、第1
作用電極膜11に一方のガスを選択的に反応さ
せ、第2作用電極膜12に他方のガス選択的に反
応させるようにすることもできる。また、前述の
実施例においては、2種のガスを同時に測定する
場合について説明したが、第1透過膜4に、内面
側に被着された作用電極膜および外面側に被着さ
れた除去膜からなる膜ユニツトを1ユニツト以上
付加し、各膜ユニツトによつて前記2種のガス以
外のガスを測定するようにすれば、多種類のガス
の濃度を同時測定することができる。また、前述
の実施例においては、この発明を定電位電解方式
のガスセンサに適用した場合について説明した
が、この発明はガルバニ電池方式、ポーラログラ
フ方式、電量方式、溶液電導度方式のガスセンサ
にも適用することができる。
発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、測定
装置全体が小型になるとともに構造が簡単とな
り、さらに安価に製作できる。しかも、測定誤差
が発生したときその原因が何であるかを知ること
が容易となる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示す概略断面図で
ある。 1……容器、2……電解液、3……第1開口、
4……第1透過膜、5……第2開口、8……第2
透過膜、11……第1作用電極膜、12……第2
作用電極膜、13……除去膜、14……対電極
膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電解液が収納された容器と、容器に形成され
    た第1開口を閉止し2種のガスが混入された測定
    ガスに接するガス透過性の第1透過膜と、容器に
    形成された第2開口を閉止し外気に接するガス透
    過性の第2透過膜と、第1透過膜の電解液に接す
    る内面に被着され少なくとも一方のガスに反応す
    る第1作用電極膜と、第1透過膜の内面に被着さ
    れ他方のガスに反応する第2作用電極膜と、第2
    透過膜の電解液に接する内面に被着された対電極
    膜と、を備え、各ガスの濃度に応じて第1作用電
    極膜、対電極膜間および第2作用電極膜、対電極
    膜間に生じる出力を検出することによりガス濃度
    を同時測定するようにしたことを特徴とする電気
    化学式ガスセンサ。 2 電解液が収納された容器と、容器に形成され
    た第1開口を閉止し2種のガスが混入された測定
    ガスに接するガス透過性の第1透過膜と、容器に
    形成された第2開口を閉止し外気に接するガス透
    過性の第2透過膜と、第1透過膜の電解液に接す
    る内面に被着され少なくとも一方のガスに反応す
    る第1作用電極膜と、第1透過膜の内面に被着さ
    れ他方のガスに反応する第2作用電極膜と、第1
    透過膜の外面に第1作用電極膜と重なり合うよう
    被着され他方のガスを除去する多孔性の除去膜
    と、第2透過膜の電解液に接する内面に被着され
    た対電極膜と、を備え、各ガスの濃度に応じて第
    1作用電極膜、対電極膜間および第2作用電極
    膜、対電極膜間に生じる出力を検出することによ
    りガス濃度を同時測定するようにしたことを特徴
    とする電気化学式ガスセンサ。
JP59182209A 1984-08-31 1984-08-31 電気化学式ガスセンサ Granted JPS6159253A (ja)

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JP59182209A JPS6159253A (ja) 1984-08-31 1984-08-31 電気化学式ガスセンサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101841413B1 (ko) * 2009-06-05 2018-03-22 아리조나 보드 오브 리젠츠 온 비하프 오브 아리조나 스테이트 유니버시티 기체상태 샘플 내 질소 산화물용 통합 광전기화학 센서
JP5838163B2 (ja) * 2009-10-30 2015-12-24 エムエスエー テクノロジー, リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 拡散バリアを備える電極を含む電気化学気体センサ、電極アセンブリ及び拡散バリアを通過する気体輸送を制限する方法

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JPS6159253A (ja) 1986-03-26

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