JPH053540B2 - - Google Patents
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- JPH053540B2 JPH053540B2 JP59069336A JP6933684A JPH053540B2 JP H053540 B2 JPH053540 B2 JP H053540B2 JP 59069336 A JP59069336 A JP 59069336A JP 6933684 A JP6933684 A JP 6933684A JP H053540 B2 JPH053540 B2 JP H053540B2
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- Japan
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- hydrogen gas
- sensor
- film
- platinum
- gas sensor
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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
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、水素ガスの気体中に含有される量を
電気的信号として検出する水素ガスセンサーに関
する。
電気的信号として検出する水素ガスセンサーに関
する。
従来例の構成とその問題点
最近、エネルギー需要の増大、環境汚染による
クリーンエネルギーの要望から、水素ガスをエネ
ルギー源に使用しようとする要求が高まつてい
る。一方、水素ガスは、引火点が低く危険性の高
いガスであることから水素ガスのガス漏れを検出
する優れたガスセンサーの要求も高まりつつあ
る。
クリーンエネルギーの要望から、水素ガスをエネ
ルギー源に使用しようとする要求が高まつてい
る。一方、水素ガスは、引火点が低く危険性の高
いガスであることから水素ガスのガス漏れを検出
する優れたガスセンサーの要求も高まりつつあ
る。
従来、一般に使用されている水素ガスセンサー
は、加熱白金線において水素ガスを燃焼させるこ
とによる白金線の電気抵抗値変化を利用したもの
である。このようなセンサーにおいては、次の欠
点を有していた。すなわち、水素ガス以外のイソ
ブタン、プロパン等の可燃性のガスが共存する場
合にも、水素ガスと同様に感知してしまい誤動作
する。そのため水素ガスだけを感知できる信頼性
の高いセンサーが望まれていた。
は、加熱白金線において水素ガスを燃焼させるこ
とによる白金線の電気抵抗値変化を利用したもの
である。このようなセンサーにおいては、次の欠
点を有していた。すなわち、水素ガス以外のイソ
ブタン、プロパン等の可燃性のガスが共存する場
合にも、水素ガスと同様に感知してしまい誤動作
する。そのため水素ガスだけを感知できる信頼性
の高いセンサーが望まれていた。
従来より、酸化タングステン（WO3）が白金
等の触媒により水素と反応することが知られてい
た。その反応機構は、酸化タングステンと白金も
しくはパラジウム等の接触界面において、水素ガ
スが酸化タングステン中にInter calationするこ
とであり、その結果、生成したタングステンブロ
ンズの電気抵抗が極端に低くなる。
等の触媒により水素と反応することが知られてい
た。その反応機構は、酸化タングステンと白金も
しくはパラジウム等の接触界面において、水素ガ
スが酸化タングステン中にInter calationするこ
とであり、その結果、生成したタングステンブロ
ンズの電気抵抗が極端に低くなる。
このような現象を利用したものとして、例え
ば、特開昭57−74648号公報には、スパツタ蒸着
によるWO3膜を利用したガスセンサーが記載さ
れている。しかし、これらのWO3膜は多結晶体
であり、水素ガスに対して感度の低いものであつ
た。
ば、特開昭57−74648号公報には、スパツタ蒸着
によるWO3膜を利用したガスセンサーが記載さ
れている。しかし、これらのWO3膜は多結晶体
であり、水素ガスに対して感度の低いものであつ
た。
発明の目的
本発明は、このWO3膜を利用する水素ガスセ
ンサーを改良して、より高感度で、信頼性の高い
水素ガスセンサーを提供することを目的とする。
ンサーを改良して、より高感度で、信頼性の高い
水素ガスセンサーを提供することを目的とする。
発明の構成
本発明の水素ガスセンサーは、基板上に互いに
独立した２つの電極を設け、これらの電極上にま
たがつて真空蒸着法によつてアモルフアスWO3
膜を設け、その上に白金またはパラジウム層を設
けたものである。
独立した２つの電極を設け、これらの電極上にま
たがつて真空蒸着法によつてアモルフアスWO3
膜を設け、その上に白金またはパラジウム層を設
けたものである。
実施例の説明
実施例 １
セラミツク、ガラス等の絶縁性基板上に、Pt、
Pd、Ni、Ti、Al、Au、Ag、Ta、ITOなどから
なる２つの電極を独立して設け、それらの上にま
たがつてアモルフアスWO3膜を真空蒸着法の１
つである抵抗加熱法によつて形成し、さらにその
上に蒸着法によつて白金層を設けた。
Pd、Ni、Ti、Al、Au、Ag、Ta、ITOなどから
なる２つの電極を独立して設け、それらの上にま
たがつてアモルフアスWO3膜を真空蒸着法の１
つである抵抗加熱法によつて形成し、さらにその
上に蒸着法によつて白金層を設けた。
第１図は上記のようにして構成した水素ガスセ
ンサーを示す。１は基板、２，３は電極、４は
WO3膜、５は白金層である。WO3は、その充填
密度が5.4／cm3、膜厚3000Å、電極間の寸法は0.5
mm×0.5mmである。また白金層の膜厚は10〜100Å
程度で、アイランド状に蒸着されている。６，７
はそれぞれ電極２，３のリードであり、両者は電
気抵抗検出器に接続される。
ンサーを示す。１は基板、２，３は電極、４は
WO3膜、５は白金層である。WO3は、その充填
密度が5.4／cm3、膜厚3000Å、電極間の寸法は0.5
mm×0.5mmである。また白金層の膜厚は10〜100Å
程度で、アイランド状に蒸着されている。６，７
はそれぞれ電極２，３のリードであり、両者は電
気抵抗検出器に接続される。
上記のセンサー部に一定濃度の水素ガスを吹き
つけると、電極２，３間の抵抗が大きく変化す
る。水素ガス濃度と電極間の抵抗値の関係は第２
図のようになつた。同図より、H2濃度1000ppm
に対する100ppmの電気抵抗値の比は9.3倍であ
る。これに対してスパツタリング法で形成し、熱
処理した結晶状態のセンサーの比は２倍で感度が
低かつた。
つけると、電極２，３間の抵抗が大きく変化す
る。水素ガス濃度と電極間の抵抗値の関係は第２
図のようになつた。同図より、H2濃度1000ppm
に対する100ppmの電気抵抗値の比は9.3倍であ
る。これに対してスパツタリング法で形成し、熱
処理した結晶状態のセンサーの比は２倍で感度が
低かつた。
なお、電気抵抗値の測定は、±50mV、60Hzで
行なつた。測定値は、水素ガス吹きつけ後２秒後
の値である。この後センサー部に空気を吹きつけ
ると、３〜５秒以内に元の状態に回復した。
行なつた。測定値は、水素ガス吹きつけ後２秒後
の値である。この後センサー部に空気を吹きつけ
ると、３〜５秒以内に元の状態に回復した。
実施例 ２
実施例１においてアモルフアスWO3膜の蒸着
時の真空度をかえて異なつた充填密度の膜を3000
Åの厚みに蒸着し、実施例１と同様のセンサーを
作成して試験した。その結果、充填密度が低くな
る膜ほど水素ガスに対する感度が高くなつた。し
かし、充填密度が低くなるとWO3膜自身が脆く
なり安定性に欠けることが判つた。安定で、かつ
高感度のWO3膜は、充填密度4.0〜6.0g／cm3のも
のが好ましかつた。
時の真空度をかえて異なつた充填密度の膜を3000
Åの厚みに蒸着し、実施例１と同様のセンサーを
作成して試験した。その結果、充填密度が低くな
る膜ほど水素ガスに対する感度が高くなつた。し
かし、充填密度が低くなるとWO3膜自身が脆く
なり安定性に欠けることが判つた。安定で、かつ
高感度のWO3膜は、充填密度4.0〜6.0g／cm3のも
のが好ましかつた。
さらに、WO3膜の充填密度を5.4g／cm3と一定に
して膜厚を変化させて検討した結果、薄い状態の
膜ほど高い感度を示した。好ましい膜厚は100〜
10000Åの範囲であつた。
して膜厚を変化させて検討した結果、薄い状態の
膜ほど高い感度を示した。好ましい膜厚は100〜
10000Åの範囲であつた。
実施例 ３
実施例１において、Ptを蒸着法で析出させる
代わりにWO3膜が蒸着された基板をアルコール
を30％含む塩化白金酸水溶液に浸漬し、太陽光も
しくはキセノンランプにより光照射してWO3膜
上へPtを光電気化学的に析出させた。他は同様
にして実施例１と同様のセンサーを作成した。こ
のセンサーの水素ガスに対する感度は実施例１の
センサーより約２倍ほど高感度であつた。
代わりにWO3膜が蒸着された基板をアルコール
を30％含む塩化白金酸水溶液に浸漬し、太陽光も
しくはキセノンランプにより光照射してWO3膜
上へPtを光電気化学的に析出させた。他は同様
にして実施例１と同様のセンサーを作成した。こ
のセンサーの水素ガスに対する感度は実施例１の
センサーより約２倍ほど高感度であつた。
実施例 ４
実施例３における光電気化学的にPtを析出さ
せる条件を変化させて、WO3膜上にPtを析出さ
せてセンサーを作成し、水素ガスに対する感度を
測定した。その結果、Ptを析出させる条件とし
て、塩化白金酸濃度が１×10-2〜１×10-5モル／
の範囲が好ましく、又、添加するアルコールと
して、エタノール、メタノール、プロパノールの
他種々のアルコールが使用でき、その濃度は10〜
80％の範囲で効果があつた。
せる条件を変化させて、WO3膜上にPtを析出さ
せてセンサーを作成し、水素ガスに対する感度を
測定した。その結果、Ptを析出させる条件とし
て、塩化白金酸濃度が１×10-2〜１×10-5モル／
の範囲が好ましく、又、添加するアルコールと
して、エタノール、メタノール、プロパノールの
他種々のアルコールが使用でき、その濃度は10〜
80％の範囲で効果があつた。
塩化白金酸の他、塩化白金酸カリウムも使用で
きる。又、照射する光は、2.7eV以上のエネルギ
ーの光においてPtの析出が可能であつた。
きる。又、照射する光は、2.7eV以上のエネルギ
ーの光においてPtの析出が可能であつた。
なお、以上の実施例は、触媒としてPtを使用
した例を示したが、Ptに代えてPdを使用した場
合も全く同様の効果が確認できた。
した例を示したが、Ptに代えてPdを使用した場
合も全く同様の効果が確認できた。
なお、実施例においては真空蒸着法として抵抗
加熱法について説明したが、これに代えてEB（電
子線）加熱法を用いても同様の効果が得られた。
加熱法について説明したが、これに代えてEB（電
子線）加熱法を用いても同様の効果が得られた。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、高感度の水素
ガスセンサーが得られる。
ガスセンサーが得られる。
第１図は本発明の実施例の水素ガスセンサーの
縦断面図、第２図は水素ガス濃度とセンサーの電
気抵抗値の関係を示す図である。 １……基板、２，３……電極、４……WO3膜、
５……白金層。
縦断面図、第２図は水素ガス濃度とセンサーの電
気抵抗値の関係を示す図である。 １……基板、２，３……電極、４……WO3膜、
５……白金層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 同一基板上に設けられた２つの電極上にまた
がつて真空蒸着法によつてアモルフアス酸化タン
グステン層を設け、さらにその上に白金またはパ
ラジウムを析出させたことを特徴とする水素ガス
センサー。 ２ アモルフアス酸化タングステン層が、充填密
度4.0〜6.0g／cm3である特許請求の範囲第１項記
載の水素ガスセンサー。 ３ 白金またはパラジウムが光電気化学的に析出
させたものである特許請求の範囲第１項記載の水
素ガスセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59069336A JPS60211348A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 水素ガスセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59069336A JPS60211348A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 水素ガスセンサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211348A JPS60211348A (ja) | 1985-10-23 |
| JPH053540B2 true JPH053540B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=13399604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59069336A Granted JPS60211348A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 水素ガスセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211348A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007279061A (ja) * | 2007-06-19 | 2007-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | パルス駆動型薄膜ガスセンサおよびその製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4440572C2 (de) * | 1994-11-14 | 1997-05-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verglasungselement mit variabler Transmission |
| EP1279030A2 (en) * | 2000-05-05 | 2003-01-29 | Midwest Research Institute | Pd/ni-wo3 anodic double layer colorimetric gas sensor |
| JP4056987B2 (ja) | 2004-04-28 | 2008-03-05 | アルプス電気株式会社 | 水素センサ及び水素の検知方法 |
| JP2007071866A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-03-22 | Tokyo Univ Of Science | ガスセンサ用薄膜、ガスセンサ用素子体およびガスセンサ用素子体の製造方法 |
| JP4775708B2 (ja) * | 2006-04-04 | 2011-09-21 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 水素ガス検知材とその被膜方法 |
| JP5422281B2 (ja) * | 2009-07-13 | 2014-02-19 | 株式会社アルバック | 水素ガスセンサ及び水素ガスセンサの製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53141097A (en) * | 1977-05-16 | 1978-12-08 | Toshiba Corp | Gas sensing element |
| JPS6013142B2 (ja) * | 1977-05-16 | 1985-04-05 | 株式会社東芝 | 感ガス素子 |
| JPS53141098A (en) * | 1977-05-16 | 1978-12-08 | Toshiba Corp | Gas sensing element |
| US4249156A (en) * | 1979-03-09 | 1981-02-03 | General Motors Corporation | Uncompensated low temperature stoichiometric air/fuel ratio exhaust gas sensor |
| JPS5938541B2 (ja) * | 1979-12-22 | 1984-09-18 | 松下電工株式会社 | 可燃性ガス検知素子 |
| DE3032476A1 (de) * | 1980-08-28 | 1982-04-01 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Selektiver duennschicht-gassensor hoher empfindlichkeit und stabilitaet zum nachweis und zur messung von gasfoermigen kohlenwasserstoff-verunreinigungen in der luft auf der basis von wolframoxid (wo(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts))-halbleitern, sowie ein verfahren zu seiner herstellung |
| JPS5857702A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-06 | 三洋電機株式会社 | 湿度センサ− |
| JPS58182545A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-25 | Hitachi Ltd | 一酸化炭素ガス検知素子 |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59069336A patent/JPS60211348A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007279061A (ja) * | 2007-06-19 | 2007-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | パルス駆動型薄膜ガスセンサおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60211348A (ja) | 1985-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |