JPH0520698B2 - - Google Patents
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- JPH0520698B2 JPH0520698B2 JP61293602A JP29360286A JPH0520698B2 JP H0520698 B2 JPH0520698 B2 JP H0520698B2 JP 61293602 A JP61293602 A JP 61293602A JP 29360286 A JP29360286 A JP 29360286A JP H0520698 B2 JPH0520698 B2 JP H0520698B2
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Classifications
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野：
本発明は酸素分圧を測定するための固体電池に
関し、この固体電池は固体イオン電導体を有し、
このイオン電導体は１面にイオン電導体の移動性
成分の活性を決定する導出電極を有する参照相お
よび他面に導出電極を有するガス感知相を含み、
その間にβ″−アルミナ形固体電解質が配置され
る。
関し、この固体電池は固体イオン電導体を有し、
このイオン電導体は１面にイオン電導体の移動性
成分の活性を決定する導出電極を有する参照相お
よび他面に導出電極を有するガス感知相を含み、
その間にβ″−アルミナ形固体電解質が配置され
る。
従来の技術：
固体電池の起電力測定によつて酸素分圧を測定
するため、安定化した２酸化ジルコニウムを固体
の酸素イオン電導体として含む固体電池を使用す
ることは公知である。内燃機関の排ガス流の中で
ラムダ測定ゾンデとして使用されるこのような固
体電池は文献“Adv.Electrochem.Eng.Vol 10，
Hrsg.Ch.Gerischer，C.W.Tobias，１〜90ペー
ジ、Wiley＆Sons，New YOrk，1977年出版”
に記載される。ラムダゾンデは参照電極たとえば
パラジウム／酸化パラジウムおよび多孔性白金層
からなるガス感知測定電極と結合している固体電
解質を有する。
するため、安定化した２酸化ジルコニウムを固体
の酸素イオン電導体として含む固体電池を使用す
ることは公知である。内燃機関の排ガス流の中で
ラムダ測定ゾンデとして使用されるこのような固
体電池は文献“Adv.Electrochem.Eng.Vol 10，
Hrsg.Ch.Gerischer，C.W.Tobias，１〜90ペー
ジ、Wiley＆Sons，New YOrk，1977年出版”
に記載される。ラムダゾンデは参照電極たとえば
パラジウム／酸化パラジウムおよび多孔性白金層
からなるガス感知測定電極と結合している固体電
解質を有する。
このような固体電池により700〜1000℃の高温
で十分大きい応答速度をもつて動作する酸素セン
サの構成が可能である。
で十分大きい応答速度をもつて動作する酸素セン
サの構成が可能である。
酸素分圧測定のためのすでに公知のこの固体電
池およびβ−アルミナ固体電解質の群に属するイ
オン電導体（先願西独公開特許公報第35 16 315
号参照）は十分な応答速度を示さない。
池およびβ−アルミナ固体電解質の群に属するイ
オン電導体（先願西独公開特許公報第35 16 315
号参照）は十分な応答速度を示さない。
発明が解決しようとする問題点：
本発明の目的はたとえば約300℃の低温ですで
に十分な応答速度を有し、ガス状または液体媒体
中で酸素分圧測定のため使用しうる固体電池を得
ることである。
に十分な応答速度を有し、ガス状または液体媒体
中で酸素分圧測定のため使用しうる固体電池を得
ることである。
問題点を解決するための手段：
この目的は固体イオン電導体がPb−β″−アル
ミナからなることによつて解決される。この場合
有利に参照相は鉛からなり、ガス感知相は鉛−酸
素化合物（PbOx）からなる。有利な形成によれ
ばガス感知相は酸化鉛（PbO）からなる。しかし
他の参照相およびガス感知相も可能である。
ミナからなることによつて解決される。この場合
有利に参照相は鉛からなり、ガス感知相は鉛−酸
素化合物（PbOx）からなる。有利な形成によれ
ばガス感知相は酸化鉛（PbO）からなる。しかし
他の参照相およびガス感知相も可能である。
作 用：
したがつてこのような固体電池は次のように形
成される： 導出電極｜Pb｜′Pb−β″−アルミナ｜PbOx｜″
導出電極｜測定媒体／Po2 固体イオン電導体はPb置換したβ″−アルミナ
からなり、すなわちPb2+イオンは主として移動
性カチオンとして固体電解質中に存在し、低温で
すでにこのような使用に十分な顕著なイオン電導
性に作用する。
成される： 導出電極｜Pb｜′Pb−β″−アルミナ｜PbOx｜″
導出電極｜測定媒体／Po2 固体イオン電導体はPb置換したβ″−アルミナ
からなり、すなわちPb2+イオンは主として移動
性カチオンとして固体電解質中に存在し、低温で
すでにこのような使用に十分な顕著なイオン電導
性に作用する。
固体電解質は置換したβ″−アルミナイオン電導
体の亜族に属し、この場合２価の金属カチオンは
“母物質”Na−β−アルミナに存在する１価の
Na+イオンの代りにイオン電導性に作用する。こ
のPb−β″−アルミナの低温で観測される電導性
は意外に高い。それは母物質中の１価Na+イオン
の２価Pb2 +イオンとの置換はまず高い電荷を有
するイオン種は強い結合力のため非移動性である
と予測されるからである。
体の亜族に属し、この場合２価の金属カチオンは
“母物質”Na−β−アルミナに存在する１価の
Na+イオンの代りにイオン電導性に作用する。こ
のPb−β″−アルミナの低温で観測される電導性
は意外に高い。それは母物質中の１価Na+イオン
の２価Pb2 +イオンとの置換はまず高い電荷を有
するイオン種は強い結合力のため非移動性である
と予測されるからである。
固体電解質はその１端面（｜′）で有利に純鉛か
らなる一定の鉛活性の参照電極と接触する。固体
電解質の相対する端面（｜″）には一般式PbOxで
表わされる鉛−酸素化合物の薄層が導出電極とと
もに固体電池の測定電極を形成するガス感知相と
して存在する。
らなる一定の鉛活性の参照電極と接触する。固体
電解質の相対する端面（｜″）には一般式PbOxで
表わされる鉛−酸素化合物の薄層が導出電極とと
もに固体電池の測定電極を形成するガス感知相と
して存在する。
固体電池にとくに薄層として形成したこのガス
感知相の機能は基本的には測定媒体中に感知すべ
き成分の含量によつて決定される活性（分圧）が
この感知相の、固体電解質の移動性イオンを形成
する成分と同一である成分の活性と関係している
ことによる。それによつて酸素分圧測定の際固体
電解質（Pb−β″−アルミナ）とガス感知相の相
境界にガス相中のO2分圧によつて一定に決定す
る鉛活性が調節される。この鉛活性は２つの導出
電極間の無電流電位差測定を介して参照活性に対
し相対的に測定することができ、測定すべき酸素
分圧の尺度を形成する。熱力学的に安定な相のほ
かにさらに感知相とガス相の間の熱力学的平衡外
でもガス（または液）相中の測定媒体（02）の分
圧変化に対応するPb活性変化を示す準安定相の
使用も許容される。
感知相の機能は基本的には測定媒体中に感知すべ
き成分の含量によつて決定される活性（分圧）が
この感知相の、固体電解質の移動性イオンを形成
する成分と同一である成分の活性と関係している
ことによる。それによつて酸素分圧測定の際固体
電解質（Pb−β″−アルミナ）とガス感知相の相
境界にガス相中のO2分圧によつて一定に決定す
る鉛活性が調節される。この鉛活性は２つの導出
電極間の無電流電位差測定を介して参照活性に対
し相対的に測定することができ、測定すべき酸素
分圧の尺度を形成する。熱力学的に安定な相のほ
かにさらに感知相とガス相の間の熱力学的平衡外
でもガス（または液）相中の測定媒体（02）の分
圧変化に対応するPb活性変化を示す準安定相の
使用も許容される。
一般に２元化合物として選択した感知相は測定
媒体中の感知すべき成分の活性変化にその成分の
相当する活性変化をもつて応答する。ガス感知相
として対象となる化合物はイオン性またはイオン
化性であり、すなわち多くはとくに高温で移動性
とみなすことができ、かつイオン性部分電導度に
導く１種だけのイオン（アニオンまたはカチオ
ン）のほかに本来の電子的電荷キヤリア（電子ま
たは正孔）ももちろん割合としては一般にごく小
さいけれど、全電導度に加わる。ガス感知相内の
イオン粒子の移動性が化学量論的平衡に導く化学
的拡散による場合、前記のように正味の成分輸送
の電気的中性は同時に進行する正孔の移動によつ
てのみ保証されるので、正孔濃度の低い感知相内
の成分活性の平衡調節までの時間は非常に長い。
媒体中の感知すべき成分の活性変化にその成分の
相当する活性変化をもつて応答する。ガス感知相
として対象となる化合物はイオン性またはイオン
化性であり、すなわち多くはとくに高温で移動性
とみなすことができ、かつイオン性部分電導度に
導く１種だけのイオン（アニオンまたはカチオ
ン）のほかに本来の電子的電荷キヤリア（電子ま
たは正孔）ももちろん割合としては一般にごく小
さいけれど、全電導度に加わる。ガス感知相内の
イオン粒子の移動性が化学量論的平衡に導く化学
的拡散による場合、前記のように正味の成分輸送
の電気的中性は同時に進行する正孔の移動によつ
てのみ保証されるので、正孔濃度の低い感知相内
の成分活性の平衡調節までの時間は非常に長い。
酸化鉛（PbO）はイオン電導のほかになお約50
％の割合で存在する真性電子電導性があるので、
混合電導体の理想形と考えられる。これは酸化鉛
と接触しているガス相内の酸素分圧変化によつて
発生する酸化鉛中の成分のとくに迅速な活性調節
のための前提を形成する。
％の割合で存在する真性電子電導性があるので、
混合電導体の理想形と考えられる。これは酸化鉛
と接触しているガス相内の酸素分圧変化によつて
発生する酸化鉛中の成分のとくに迅速な活性調節
のための前提を形成する。
実施例：
次に本発明の実施例を図面により説明する。
固体電池は１面に一定の鉛活性を有する参照相
１、この場合純鉛を有し、この相は導出電極２と
接触している。他の面に鉛−酸素化合物この場合
PbOからなる薄層として形成したガス感知相３が
存在し、この相は格子状導出電極４と結合してい
る。導出電極２，４はとくに白金からなる。参照
相１とガス感知相３の間にPb−β″−アルミナか
らなる固体電解質５が配置される。
１、この場合純鉛を有し、この相は導出電極２と
接触している。他の面に鉛−酸素化合物この場合
PbOからなる薄層として形成したガス感知相３が
存在し、この相は格子状導出電極４と結合してい
る。導出電極２，４はとくに白金からなる。参照
相１とガス感知相３の間にPb−β″−アルミナか
らなる固体電解質５が配置される。
２つの導出電極２，４は結合導線６，７を介し
て高抵抗mVメータ８と結合される。
て高抵抗mVメータ８と結合される。
図面は本発明の固体電池の断面図である。
１…参照相、２，４…導出電極、３…ガス感知
相、５…固体電解質。
相、５…固体電解質。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 固体イオン電導体を有し、このイオン電導体
が１つの面にイオン電導体の移動性成分の活性を
決定する導出電極を有する参照相、他の面に導出
電極を有するガス感知相を備え、その間にβ″−ア
ルミナ形の固体電解質が配置されているO2分圧
を測定するための固体電池において、固体イオン
電導体がPb−β″−アルミナからなることを特徴
とする酸素分圧を測定するための固体電池。 ２ 参照相が鉛からなり、ガス感知相が鉛−酸素
化合物（PbOx）からなる特許請求の範囲第１項
記載の固体電池。 ３ ガス感知相が酸化鉛（PbO）からなる特許請
求の範囲第２項記載の固体電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3543768.5 | 1985-12-11 | ||
| DE19853543768 DE3543768C1 (de) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | Galvanische Festkoerperkette zur Messung des Sauerstoffpartialdrucks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138748A JPS62138748A (ja) | 1987-06-22 |
| JPH0520698B2 true JPH0520698B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=6288180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61293602A Granted JPS62138748A (ja) | 1985-12-11 | 1986-12-11 | 酸素分圧を測定するための固体電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0226955A3 (ja) |
| JP (1) | JPS62138748A (ja) |
| DE (1) | DE3543768C1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3620092A1 (de) * | 1986-06-14 | 1987-12-17 | Draegerwerk Ag | Galvanische festkoerperkette zur messung des o(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-partialdruckes |
| DE102004025229A1 (de) * | 2004-05-22 | 2005-12-08 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellenanlage mit einem Kathodenstoffstrom |
| US10333123B2 (en) | 2012-03-01 | 2019-06-25 | Johnson Ip Holding, Llc | High capacity solid state composite cathode, solid state composite separator, solid-state rechargeable lithium battery and methods of making same |
| US10084168B2 (en) | 2012-10-09 | 2018-09-25 | Johnson Battery Technologies, Inc. | Solid-state battery separators and methods of fabrication |
| JP6763965B2 (ja) | 2015-12-21 | 2020-09-30 | ジョンソン・アイピー・ホールディング・エルエルシー | 固体電池、セパレータ、電極および製造方法 |
| US10218044B2 (en) | 2016-01-22 | 2019-02-26 | Johnson Ip Holding, Llc | Johnson lithium oxygen electrochemical engine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4279974A (en) * | 1977-09-02 | 1981-07-21 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Solid electrolytic material and use thereof |
| FR2531222A1 (fr) * | 1982-08-02 | 1984-02-03 | Elf Aquitaine | Dispositif electrochimique de mesure de la pression partielle en oxygene dans une atmosphere gazeuse ou liquide |
| US4547281A (en) * | 1983-11-21 | 1985-10-15 | Gte Laboratories Incorporated | Gas analysis apparatus |
-
1985
- 1985-12-11 DE DE19853543768 patent/DE3543768C1/de not_active Expired
-
1986
- 1986-12-10 EP EP86117226A patent/EP0226955A3/de not_active Withdrawn
- 1986-12-11 JP JP61293602A patent/JPS62138748A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3543768C1 (de) | 1986-09-11 |
| EP0226955A2 (de) | 1987-07-01 |
| EP0226955A3 (de) | 1987-10-14 |
| JPS62138748A (ja) | 1987-06-22 |
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