JPH0629876B2 - Ｃｏガス検知素子 - Google Patents
Ｃｏガス検知素子Info
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- JPH0629876B2 JPH0629876B2 JP60188081A JP18808185A JPH0629876B2 JP H0629876 B2 JPH0629876 B2 JP H0629876B2 JP 60188081 A JP60188081 A JP 60188081A JP 18808185 A JP18808185 A JP 18808185A JP H0629876 B2 JPH0629876 B2 JP H0629876B2
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＣＯガス検知素子に関する。
（従来の技術） ＣＯガスを含む可燃性ガスが大気中に存在すると，生物
に対する毒性や爆発に対する危険性があるため，これら
のガスを検知できるガス検知素子が種々提案されてい
る。これらの中で電気化学反応を利用した酸素イオン導
電性固体電解質を用いたガス検知素子には，例えば特開
昭55-39005号公報に示されるように電極の一方を可燃性
ガス酸化触媒で被覆したものや，特にＣＯガスを選択的
に検知するために特開昭５９−３７４５６号公報に示さ
れるように，電極の一方を可燃性ガス酸化触媒で被覆し
他方をＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸化能力の大
きい触媒で被覆したものがある。後者の場合ＣＯガス検
知素子を３００〜４００℃に保ち，ＣＯガスや可燃性ガ
スを含む大気中に置くとＣＯガスの濃度に応じた起電力
を発生する。上記ＣＯガス検知素子では，ＣＯガスを透
過する触媒としてSnO2が用いられており，このSnO2の働
きによりＣＯガスは酸素イオン導電性固体電解質上に到
達するが，H2等の可燃性ガスは酸化れて到達しないので
ＣＯガスを選択的に検出することができる。
に対する毒性や爆発に対する危険性があるため，これら
のガスを検知できるガス検知素子が種々提案されてい
る。これらの中で電気化学反応を利用した酸素イオン導
電性固体電解質を用いたガス検知素子には，例えば特開
昭55-39005号公報に示されるように電極の一方を可燃性
ガス酸化触媒で被覆したものや，特にＣＯガスを選択的
に検知するために特開昭５９−３７４５６号公報に示さ
れるように，電極の一方を可燃性ガス酸化触媒で被覆し
他方をＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸化能力の大
きい触媒で被覆したものがある。後者の場合ＣＯガス検
知素子を３００〜４００℃に保ち，ＣＯガスや可燃性ガ
スを含む大気中に置くとＣＯガスの濃度に応じた起電力
を発生する。上記ＣＯガス検知素子では，ＣＯガスを透
過する触媒としてSnO2が用いられており，このSnO2の働
きによりＣＯガスは酸素イオン導電性固体電解質上に到
達するが，H2等の可燃性ガスは酸化れて到達しないので
ＣＯガスを選択的に検出することができる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記SnO2触媒のＣＯガス以外の可燃性ガス
に対する酸化活性は環境の湿度に依存して変動するの
で，酸素イオン導電性固体電解質上に到達するガスの量
も環境の湿度に依存して変化する。その結果ＣＯガス検
知素子の応答起電力（出力）は環境湿度依存性が高いと
いう欠点がある。
に対する酸化活性は環境の湿度に依存して変動するの
で，酸素イオン導電性固体電解質上に到達するガスの量
も環境の湿度に依存して変化する。その結果ＣＯガス検
知素子の応答起電力（出力）は環境湿度依存性が高いと
いう欠点がある。
本発明は上記した欠点を解消するＣＯガス検知素子を提
供することを目的とする。
供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は，酸素イオン導電性固体電解質の基材表面に一
対の電極を形成し，該電極の一方を可燃性ガスを酸化す
る触媒及び他方をＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸
化能力の大きい触媒で被覆したＣＯガス検知素子におい
て，前記ＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸化能力の
大きい触媒がSnO2粉１００重量部，Ag粉0.０５〜5.０重
量部並びにAl2O3,SiO2及びアルミノケイ酸塩から選ばれ
る少なくとも１種の無機物の粉末の１〜５０重量部から
なるＣＯガス検知素子に関する。
対の電極を形成し，該電極の一方を可燃性ガスを酸化す
る触媒及び他方をＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸
化能力の大きい触媒で被覆したＣＯガス検知素子におい
て，前記ＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸化能力の
大きい触媒がSnO2粉１００重量部，Ag粉0.０５〜5.０重
量部並びにAl2O3,SiO2及びアルミノケイ酸塩から選ばれ
る少なくとも１種の無機物の粉末の１〜５０重量部から
なるＣＯガス検知素子に関する。
本発明において酸素イオン導電性固体電解質の基材（以
下固体電解質と呼ぶ）は，イツトリア(Y2O3)等で安定化
したジルコニア（安定化ZrO2）の固体電解質が好まし
い。固体電解質の表面への一対の電極の形成は白金(P
t)，金(Au)等を例えば電子線蒸着により被着するのが好
ましい。可燃性ガスを酸化する触媒はPt，パラジウム(P
d)等をアルミナに担持したものが好ましい。ＣＯガス以
外の可燃性ガスに対する酸化能力の大きい触媒は，SnO2
粉１００重量部に対し，Ag粉0.０５〜5.０重量部並びに
Al2O3,SiO2及びアルミノケイ酸塩から選ばれる少なくと
も１種の無機物の粉末を１〜５０重量部の比率で混合し
た混合粉末である。
下固体電解質と呼ぶ）は，イツトリア(Y2O3)等で安定化
したジルコニア（安定化ZrO2）の固体電解質が好まし
い。固体電解質の表面への一対の電極の形成は白金(P
t)，金(Au)等を例えば電子線蒸着により被着するのが好
ましい。可燃性ガスを酸化する触媒はPt，パラジウム(P
d)等をアルミナに担持したものが好ましい。ＣＯガス以
外の可燃性ガスに対する酸化能力の大きい触媒は，SnO2
粉１００重量部に対し，Ag粉0.０５〜5.０重量部並びに
Al2O3,SiO2及びアルミノケイ酸塩から選ばれる少なくと
も１種の無機物の粉末を１〜５０重量部の比率で混合し
た混合粉末である。
上記ＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸化能力の大き
い触媒（以下混合触媒と呼ぶ）の大半を占めるSnO2粉末
がＣＯガス以外の可燃性ガス（特にH2ガス）の酸化にあ
ずかる。Ag粉はH2ガスに対する酸化活性の温度依存性を
改善するために加えるもので，0.０５重量部未満では効
果なく5.０重量部を越えるとＣＯガスまで酸化され易く
なる。上記のAl2O3等の無機物の粉末は酸化活性の雰囲
気湿度依存性を改良するために加えるもので，１重量部
未満では効果がなく，５０重量部を越えると相対的にSn
O2粉が減少して酸化活性が低下する。
い触媒（以下混合触媒と呼ぶ）の大半を占めるSnO2粉末
がＣＯガス以外の可燃性ガス（特にH2ガス）の酸化にあ
ずかる。Ag粉はH2ガスに対する酸化活性の温度依存性を
改善するために加えるもので，0.０５重量部未満では効
果なく5.０重量部を越えるとＣＯガスまで酸化され易く
なる。上記のAl2O3等の無機物の粉末は酸化活性の雰囲
気湿度依存性を改良するために加えるもので，１重量部
未満では効果がなく，５０重量部を越えると相対的にSn
O2粉が減少して酸化活性が低下する。
SnO2粉は，SnSO4,Sn(CH3COO)2,SnC2O4,SnCl4等のSn塩を
そのまま熱分解したもの，前記Sn塩の水溶液をアルカリ
で中和して得られる粉末を熱分解したもの，金属Snを濃
硝酸で酸化後熱処理したもの等が好ましく，粒度に制限
はない，Ag粉は市販の３２５メツシユ以下のAg粉を使用
するかAg塩の溶液を前記SnO2粉中に加えて混合分散させ
てから熱処理してAg粉を析出するのが好ましい。上記Al
2O3等の無機物の粉末は，粒度が２００メツシユ以下が
好ましく，アルミノ珪酸塩を用いる場合にはモレキユー
ラーシーブ等のゼオライトが好ましい。
そのまま熱分解したもの，前記Sn塩の水溶液をアルカリ
で中和して得られる粉末を熱分解したもの，金属Snを濃
硝酸で酸化後熱処理したもの等が好ましく，粒度に制限
はない，Ag粉は市販の３２５メツシユ以下のAg粉を使用
するかAg塩の溶液を前記SnO2粉中に加えて混合分散させ
てから熱処理してAg粉を析出するのが好ましい。上記Al
2O3等の無機物の粉末は，粒度が２００メツシユ以下が
好ましく，アルミノ珪酸塩を用いる場合にはモレキユー
ラーシーブ等のゼオライトが好ましい。
SnO2粉中へのAg粉及び無機物の粉末の混合分散は適宜の
手法で行ない，その方法に制限はない。混合後４００℃
以上の温度で熱処理すれば酸化率の経時変化が小さくな
り好ましい。
手法で行ない，その方法に制限はない。混合後４００℃
以上の温度で熱処理すれば酸化率の経時変化が小さくな
り好ましい。
（実施例） 以下に本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例になるＣＯガス検知素子の構
成を示す断面図である。固体電解質としてY2O3８モル％
を含む安定化ZrO2原料粉をプレス成形後１６５０℃で１
時間焼成して得た４mm×0.８mmｔの安定化ZrO2基板１
を用いた。該基板１の表面を研磨粉（不二見研磨材，WA
-1,000）で研磨後，Auペースト（デユポン。＃9791）に
て起電力取出しリード2,2′を厚膜印刷し，９００℃で
２０分間焼きつけた。次に起電力取出しリードの一部に
重なるように基板１の両面に電子線蒸着により膜厚１５
００ÅのPt膜（３mmφ）を形成し，Pt電極3,3′とし
た。次に起電力取出しリード2,2′に0.1mmφの金線１
０，１０′を熱圧着により接続した。これを内部中央に
段部５のついたステアタイト製のケース（外径６mmφ×
７mm）４の段部５の位置に無機接着剤（住友電工製，
スミセラムＳ−２０８）で接着し，該ケース内部を２室
に分けた。このケース４内のPt電極３側の部屋（長さ方
向２mm）に，アルミナ担持Pt触媒６を充填し，アルミナ
質の多孔質板８をケース４の端部に前記無機接着剤で接
着した。金線１０の一端は多孔質板８に設けた空隙から
外部に引出した。アルミナ担持Pt触媒は，比表面積７０
m2／ｇの住友アルミニウム製ＮＫＨ−２アルミナ造粒粉
を粉砕して４０〜１５０メツシユに調整したものに，Pt
として２重量％を含むように塩化白金酸（和光純薬製試
薬特級，H2PtCl6・６H2O）の水溶液を含浸後，８００℃
で熱分解して得た。このアルミナ担持Pt触媒６を１３mm
φガラス管内に層厚２mmに充填して３００℃に加熱し，
被検ガスとしてH2ガス１５００ppm，ＣＯガス１５００p
pmを含む空気を１５０cc／分流通したところH2ガス及び
ＣＯガスは完全に酸化された。
成を示す断面図である。固体電解質としてY2O3８モル％
を含む安定化ZrO2原料粉をプレス成形後１６５０℃で１
時間焼成して得た４mm×0.８mmｔの安定化ZrO2基板１
を用いた。該基板１の表面を研磨粉（不二見研磨材，WA
-1,000）で研磨後，Auペースト（デユポン。＃9791）に
て起電力取出しリード2,2′を厚膜印刷し，９００℃で
２０分間焼きつけた。次に起電力取出しリードの一部に
重なるように基板１の両面に電子線蒸着により膜厚１５
００ÅのPt膜（３mmφ）を形成し，Pt電極3,3′とし
た。次に起電力取出しリード2,2′に0.1mmφの金線１
０，１０′を熱圧着により接続した。これを内部中央に
段部５のついたステアタイト製のケース（外径６mmφ×
７mm）４の段部５の位置に無機接着剤（住友電工製，
スミセラムＳ−２０８）で接着し，該ケース内部を２室
に分けた。このケース４内のPt電極３側の部屋（長さ方
向２mm）に，アルミナ担持Pt触媒６を充填し，アルミナ
質の多孔質板８をケース４の端部に前記無機接着剤で接
着した。金線１０の一端は多孔質板８に設けた空隙から
外部に引出した。アルミナ担持Pt触媒は，比表面積７０
m2／ｇの住友アルミニウム製ＮＫＨ−２アルミナ造粒粉
を粉砕して４０〜１５０メツシユに調整したものに，Pt
として２重量％を含むように塩化白金酸（和光純薬製試
薬特級，H2PtCl6・６H2O）の水溶液を含浸後，８００℃
で熱分解して得た。このアルミナ担持Pt触媒６を１３mm
φガラス管内に層厚２mmに充填して３００℃に加熱し，
被検ガスとしてH2ガス１５００ppm，ＣＯガス１５００p
pmを含む空気を１５０cc／分流通したところH2ガス及び
ＣＯガスは完全に酸化された。
一方，前記ケース４内の他方のPt電極３′側の部屋には
混合触媒７を充填した。充填後金線１０′をアルミナ質
の多孔質板８′の空隙から引出し，多孔質板８′を前記
無機接着剤スミセラムで接着した。混合触媒７は，以下
のように調整した。
混合触媒７を充填した。充填後金線１０′をアルミナ質
の多孔質板８′の空隙から引出し，多孔質板８′を前記
無機接着剤スミセラムで接着した。混合触媒７は，以下
のように調整した。
SnCl2・２H2O（和光純薬製，試薬特級）８０ｇを水１
に溶かして５０℃に保ちつつ１規定のK2CO3（和光純薬
製，試薬特級）の水溶液を５０cc／分の割合で溶液の水
素イオン濃度が７になるまで滴下した。このようにして
得られた粉体を十分に水洗した後，空気中で１１０℃で
乾燥した。この乾燥物を空気中において５００℃で１時
間の熱処理を行ないSnO2粉を得た。このSnO2粉１００重
量部に対し，３２５メツシユ以下のAg粉（三津和化学
製）を１重量部，アルミノケイ酸塩としてユニオンカー
バイド社製，モレキユラーシーブ５Ａを２０重量部加
え，らいかい機で１時間混合後，この粉体を空気中，６
００℃で１０時間焼成して混合触媒７を得た。
に溶かして５０℃に保ちつつ１規定のK2CO3（和光純薬
製，試薬特級）の水溶液を５０cc／分の割合で溶液の水
素イオン濃度が７になるまで滴下した。このようにして
得られた粉体を十分に水洗した後，空気中で１１０℃で
乾燥した。この乾燥物を空気中において５００℃で１時
間の熱処理を行ないSnO2粉を得た。このSnO2粉１００重
量部に対し，３２５メツシユ以下のAg粉（三津和化学
製）を１重量部，アルミノケイ酸塩としてユニオンカー
バイド社製，モレキユラーシーブ５Ａを２０重量部加
え，らいかい機で１時間混合後，この粉体を空気中，６
００℃で１０時間焼成して混合触媒７を得た。
この混合触媒７を１３mmφガラス管内に層厚２mmに充填
し３００℃及び３５０℃に加熱し，被検ガスとしてH2１
５００ppm，ＣＯガス１５００ppmを含む乾燥空気（乾ガ
ス）及びこの乾ガスに水分１７ｇ／ｍ３を含ませた湿つ
た空気（湿ガス）を流通させて可燃性ガスの酸化特性を
調査した。その結果を第１表に示す。第１表には比較例
としてSnO2粉の単体触媒の可燃性ガス酸化特性も示し
た。
し３００℃及び３５０℃に加熱し，被検ガスとしてH2１
５００ppm，ＣＯガス１５００ppmを含む乾燥空気（乾ガ
ス）及びこの乾ガスに水分１７ｇ／ｍ３を含ませた湿つ
た空気（湿ガス）を流通させて可燃性ガスの酸化特性を
調査した。その結果を第１表に示す。第１表には比較例
としてSnO2粉の単体触媒の可燃性ガス酸化特性も示し
た。
第１表からの混合触媒は，比較例のSnO2粉の単体触媒に
比べて乾湿ガスに対するH2ガス酸化率，ＣＯガス酸化率
の変化が小さいことが示される。
比べて乾湿ガスに対するH2ガス酸化率，ＣＯガス酸化率
の変化が小さいことが示される。
なお第２図に示すようにケース４の外周にはあらかじめ
ニクロム質のコイルヒーター９が巻かれてあり，コイル
ヒーター９の両端は，マウント１１のヒーター電源用端
子ピン１２，１２′にスポツト溶接により接続し，金線
１０，１０′は外部計器用端子ピン１３，１３′に接続
してＣＯガスセンサーとした。
ニクロム質のコイルヒーター９が巻かれてあり，コイル
ヒーター９の両端は，マウント１１のヒーター電源用端
子ピン１２，１２′にスポツト溶接により接続し，金線
１０，１０′は外部計器用端子ピン１３，１３′に接続
してＣＯガスセンサーとした。
コイルヒーター９に通電し，安定化ZrO2の基板１及び可
燃性ガス酸化用のアルミナ担持Pt触媒６，混合触媒７を
３５０℃に加熱した。恒温恒室槽内にＣＯガスセンサー
を入れ，気温２０℃で相対湿度を１０〜９０％の雰囲気
とし，ＣＯガス１５０ppm，H2ガス1,０００ppmに対する
実施例のＣＯガス検知素子の出力を測定した結果を第２
図に実線で示す。また，比較例としてSnO2粉の単体触媒
を用いて構成したＣＯガス検知素子の出力を第３図中に
点線で示す。また，相対湿度を６０％とし，気温を０℃
〜５０℃の雰囲気として同様にＣＯガス及びH2ガスに対
するＣＯガス検知素子の出力を測定した結果を第４図に
示す。第４図中の実線は実施例及び点線は比較例におけ
る素子の出力である。
燃性ガス酸化用のアルミナ担持Pt触媒６，混合触媒７を
３５０℃に加熱した。恒温恒室槽内にＣＯガスセンサー
を入れ，気温２０℃で相対湿度を１０〜９０％の雰囲気
とし，ＣＯガス１５０ppm，H2ガス1,０００ppmに対する
実施例のＣＯガス検知素子の出力を測定した結果を第２
図に実線で示す。また，比較例としてSnO2粉の単体触媒
を用いて構成したＣＯガス検知素子の出力を第３図中に
点線で示す。また，相対湿度を６０％とし，気温を０℃
〜５０℃の雰囲気として同様にＣＯガス及びH2ガスに対
するＣＯガス検知素子の出力を測定した結果を第４図に
示す。第４図中の実線は実施例及び点線は比較例におけ
る素子の出力である。
第３図から明らかなように，実施例のＣＯガス検知素子
は気温２０℃においてＣＯガスの環境の湿度から受ける
影響が小さく，第４図から明らかなように，実施例のＣ
Ｏガス検知素子は相対湿度６０％において広範囲の気温
にわたりＣＯガスの出力が安定しており，選択的に制度
よくＣＯガスを検知できることが示される。
は気温２０℃においてＣＯガスの環境の湿度から受ける
影響が小さく，第４図から明らかなように，実施例のＣ
Ｏガス検知素子は相対湿度６０％において広範囲の気温
にわたりＣＯガスの出力が安定しており，選択的に制度
よくＣＯガスを検知できることが示される。
（発明の効果） 本発明によれば，環境の湿度に影響されず，雰囲気中の
ＣＯガスを選択的にかつ高精度で検出することが可能と
なる。
ＣＯガスを選択的にかつ高精度で検出することが可能と
なる。
第１図はＣＯガス検知素子の構造を示す断面図，第２図
は第１図のＣＯガス検知素子を取付けたＣＯガスセンサ
ーの斜視図，第３図はＣＯガス検知素子の湿度と出力と
の関係を示すグラフ，及び第４図はＣＯガス検知素子の
気温と出力との関係を示すグラフである。 符号の説明 １……基板、２……Pt電極 ３……起電力取出しリード、４……ケース ５……段部、６……アルミナ担持Pt触媒 ７……混合触媒、８……多孔質板 ９……コイルヒーター、１０……金線 １１……マウント １２……ヒーター電源用端子ピン １３……外部計器用端子ピン
は第１図のＣＯガス検知素子を取付けたＣＯガスセンサ
ーの斜視図，第３図はＣＯガス検知素子の湿度と出力と
の関係を示すグラフ，及び第４図はＣＯガス検知素子の
気温と出力との関係を示すグラフである。 符号の説明 １……基板、２……Pt電極 ３……起電力取出しリード、４……ケース ５……段部、６……アルミナ担持Pt触媒 ７……混合触媒、８……多孔質板 ９……コイルヒーター、１０……金線 １１……マウント １２……ヒーター電源用端子ピン １３……外部計器用端子ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−37456（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−194348（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19751（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】酸素イオン導電性固体電解質の基材表面に
一対の電極を形成し，該電極の一方を可燃性ガスを酸化
する触媒及び他方をＣＯガス以外の可燃性ガスに対する
酸化能力の大きい触媒で被覆したＣＯガス検知素子にお
いて，前記ＣＯガス以外の可燃性ガスに対する酸化能力
の大きい触媒がSnO2粉１００重量部，Ag粉0.０５〜5.０
重量部並びにAl2O3,SiO2及びアルミノケイ酸塩から選ば
れる少なくとも１種の無機物の粉末の１〜５０重量部か
らなるＣＯガス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60188081A JPH0629876B2 (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | Ｃｏガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60188081A JPH0629876B2 (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | Ｃｏガス検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247547A JPS6247547A (ja) | 1987-03-02 |
| JPH0629876B2 true JPH0629876B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=16217367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60188081A Expired - Lifetime JPH0629876B2 (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | Ｃｏガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629876B2 (ja) |
-
1985
- 1985-08-27 JP JP60188081A patent/JPH0629876B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6247547A (ja) | 1987-03-02 |
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