JPH10123093A - 固体電解質水素センサ - Google Patents
固体電解質水素センサInfo
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- JPH10123093A JPH10123093A JP8297185A JP29718596A JPH10123093A JP H10123093 A JPH10123093 A JP H10123093A JP 8297185 A JP8297185 A JP 8297185A JP 29718596 A JP29718596 A JP 29718596A JP H10123093 A JPH10123093 A JP H10123093A
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- zno
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）チュ
ーブの外面にＺｎＯから成る検知極を設け、内面にプラ
チナ黒から成る参照極を設ける。 【効果】 ４５０〜６００℃程度の高温で、水素に対し
高感度かつ選択的で高応答性の水素センサが得られる。
ーブの外面にＺｎＯから成る検知極を設け、内面にプラ
チナ黒から成る参照極を設ける。 【効果】 ４５０〜６００℃程度の高温で、水素に対し
高感度かつ選択的で高応答性の水素センサが得られる。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明は、安定化ジルコニア等の
固体電解質を用いた水素センサの改良に関し、特に高温
での水素の選択的検出に関する。
固体電解質を用いた水素センサの改良に関し、特に高温
での水素の選択的検出に関する。
【０００２】
【従来技術】発明者らは、安定化ジルコニア等の酸素イ
オン導電性固体電解質を用いて、各種の可燃性ガスやＮ
Ｏｘ等のガスを検出することを研究してきた。これらの
検出には混成電位を用い、例えば可燃性ガスの検出の場
合、検出極での可燃性ガスの酸化電流と酸素の還元電流
とを平衡させ、酸化電流と還元電流とが等しい際の混成
電位から検出を行う。そして発明者らは、検知極にＷＯ
3を用いると硫化水素を選択的に検出し得ることを見い
出した（ケミストリーレターズ（CHEMISTRY LETTERS）
1994,1733-1736）。また検知極にＣｄＭn2Ｏ4を用いる
と、ＮＯｘを選択的に検出し得ることを見い出した（ジ
ャーナルオブザエレクトロケミカルソサイエティー (J.
Electrochem. Soc.), 143 (2), L33-L35 (1996)）。
オン導電性固体電解質を用いて、各種の可燃性ガスやＮ
Ｏｘ等のガスを検出することを研究してきた。これらの
検出には混成電位を用い、例えば可燃性ガスの検出の場
合、検出極での可燃性ガスの酸化電流と酸素の還元電流
とを平衡させ、酸化電流と還元電流とが等しい際の混成
電位から検出を行う。そして発明者らは、検知極にＷＯ
3を用いると硫化水素を選択的に検出し得ることを見い
出した（ケミストリーレターズ（CHEMISTRY LETTERS）
1994,1733-1736）。また検知極にＣｄＭn2Ｏ4を用いる
と、ＮＯｘを選択的に検出し得ることを見い出した（ジ
ャーナルオブザエレクトロケミカルソサイエティー (J.
Electrochem. Soc.), 143 (2), L33-L35 (1996)）。
【０００３】ところで水素の検出に関して、Ｓｂ2Ｏ5等
のプロトン導電体を用い、室温〜１００℃程度の温度で
水素を検出することが知られている。また同様に金属酸
化物半導体ガスセンサ材料のＳnＯ2をシリコーン蒸気で
被毒し、水素以外のガスへの感度を消滅させて水素選択
性を得ることが知られている。しかしながらこれらのセ
ンサはいずれも室温〜２００℃程度で作動するものであ
り、高温での水素の検出には適してない。
のプロトン導電体を用い、室温〜１００℃程度の温度で
水素を検出することが知られている。また同様に金属酸
化物半導体ガスセンサ材料のＳnＯ2をシリコーン蒸気で
被毒し、水素以外のガスへの感度を消滅させて水素選択
性を得ることが知られている。しかしながらこれらのセ
ンサはいずれも室温〜２００℃程度で作動するものであ
り、高温での水素の検出には適してない。
【０００４】
【発明の課題】この発明の課題は、高温で水素選択的で
高感度かつ高速応答の固体電解質水素センサを得ること
にある。
高感度かつ高速応答の固体電解質水素センサを得ること
にある。
【０００５】
【発明の構成】この発明の固体電解質水素センサは、酸
素イオン導電性固体電解質の表面に、ＺnＯ，ＳnＯ2，
Ｉn2Ｏ3からなる群の少なくとも一員の金属酸化物半導
体を用いた検知極と、ＺnＯ，ＳnＯ2，Ｉn2Ｏ3をいずれ
も含有しない参照極とを設けたことを特徴とする。好ま
しくは、金属酸化物半導体をＺnＯとする。ここにＺnＯ
やＳnＯ2，Ｉn2Ｏ3には、水素以外のガスへの感度を発
現させない範囲で添加物を加えても良い。そして検知極
材料として最も好ましいのは、水素感度の高いＺnＯで
ある。参照極には例えばＰt，Ａu，Ｉr，Ｒh等の貴金属
や、ＷＯ3，ＴiＯ2，ＣuＯ等の金属酸化物半導体を用い
る。また固体電解質は、安定化ジルコニアに限らず、Ｃ
eＯ2系等の他の酸素イオン導電性固体電解質でも良い。
素イオン導電性固体電解質の表面に、ＺnＯ，ＳnＯ2，
Ｉn2Ｏ3からなる群の少なくとも一員の金属酸化物半導
体を用いた検知極と、ＺnＯ，ＳnＯ2，Ｉn2Ｏ3をいずれ
も含有しない参照極とを設けたことを特徴とする。好ま
しくは、金属酸化物半導体をＺnＯとする。ここにＺnＯ
やＳnＯ2，Ｉn2Ｏ3には、水素以外のガスへの感度を発
現させない範囲で添加物を加えても良い。そして検知極
材料として最も好ましいのは、水素感度の高いＺnＯで
ある。参照極には例えばＰt，Ａu，Ｉr，Ｒh等の貴金属
や、ＷＯ3，ＴiＯ2，ＣuＯ等の金属酸化物半導体を用い
る。また固体電解質は、安定化ジルコニアに限らず、Ｃ
eＯ2系等の他の酸素イオン導電性固体電解質でも良い。
【０００６】
【発明の作用と効果】発明者は検知極の材料について実
験を繰り返し、ＺnＯとＳnＯ2並びにＩn2Ｏ3からなる群
の少なくとも一員の金属酸化物半導体を検知極材料とす
ると、例外的に水素選択性が得られることを見い出し
た。そしてこのような水素選択性は４５０〜６００℃程
度の高温域において得られ、しかも水素に対する起電力
の変化は大きく、かつ応答性能も優れている。この結
果、従来困難であった、高温域において水素選択的でか
つ応答に優れ、高感度な固体電解質水素センサが得られ
る。
験を繰り返し、ＺnＯとＳnＯ2並びにＩn2Ｏ3からなる群
の少なくとも一員の金属酸化物半導体を検知極材料とす
ると、例外的に水素選択性が得られることを見い出し
た。そしてこのような水素選択性は４５０〜６００℃程
度の高温域において得られ、しかも水素に対する起電力
の変化は大きく、かつ応答性能も優れている。この結
果、従来困難であった、高温域において水素選択的でか
つ応答に優れ、高感度な固体電解質水素センサが得られ
る。
【０００７】
【０００８】
【センサの作製と構造】図１に実施例の固体電解質水素
センサの構造を示す。２は固体電解質水素センサで、４
は８ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3で安定化したＺrＯ2（イットリア
安定化ジルコニア：ＹＳＺ）チューブで、その一端が閉
じている。ＹＳＺチューブ４は長さが３０ｃｍ、内径が
５ｍｍかつ外径が８ｍｍである。６はＹＳＺチューブ４
の先端に設けたＺnＯ層で、８はリード取り付け用のＰt
金網で、ＺnＯ層６の外側に設け、これらを合わせて検
知極１０と呼ぶ。なお検知極１０におけるＰt網８の役
割はリードと検知極１０との電気的接触であり、Ｐtに
限らず任意の金網や導電性ペースト等を用いても良い。
１２はＹＳＺチューブ４の内面先端に塗布したＰt層
で、１４は同様のＰt金網である。Ｐt層１２とＰt金網
１４とを総称して参照極１６と呼ぶ。検知極１０と参照
極１６にはそれぞれリード１８，１８を取り付け、ＹＳ
Ｚチューブ４の内部には例えばヒータ２０を収容して、
４５０〜６００℃程度の動作温度に加熱できるようにす
る。
センサの構造を示す。２は固体電解質水素センサで、４
は８ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3で安定化したＺrＯ2（イットリア
安定化ジルコニア：ＹＳＺ）チューブで、その一端が閉
じている。ＹＳＺチューブ４は長さが３０ｃｍ、内径が
５ｍｍかつ外径が８ｍｍである。６はＹＳＺチューブ４
の先端に設けたＺnＯ層で、８はリード取り付け用のＰt
金網で、ＺnＯ層６の外側に設け、これらを合わせて検
知極１０と呼ぶ。なお検知極１０におけるＰt網８の役
割はリードと検知極１０との電気的接触であり、Ｐtに
限らず任意の金網や導電性ペースト等を用いても良い。
１２はＹＳＺチューブ４の内面先端に塗布したＰt層
で、１４は同様のＰt金網である。Ｐt層１２とＰt金網
１４とを総称して参照極１６と呼ぶ。検知極１０と参照
極１６にはそれぞれリード１８，１８を取り付け、ＹＳ
Ｚチューブ４の内部には例えばヒータ２０を収容して、
４５０〜６００℃程度の動作温度に加熱できるようにす
る。
【０００９】水素センサ２を以下のようにして作製し
た。ＹＳＺチューブ４の内面先端にＰtペーストを塗布
し、１２００℃で３０分間焼成した。これとは別にＺn
Ｃｌ2等の金属塩化物の水溶液をアンモニア水で中和
し、得られた沈澱を６００℃で空気中５時間焼成し、Ｚ
nＯ等の酸化物とした。得られた酸化物を粉砕し、α−
テルピネオールとエチルセルロースとを混合してペース
ト状にし、ＹＳＺチューブ４の先端に塗布し、６００℃
で４時間空気中で焼成して膜厚約３０μｍのＺnＯ層等
６とした。次にＺnＯ層６等とＰt層１２とにＰt金網
８，１４等を取り付け、これらにリード１８，１８を取
り付けてセンサ２を完成した。なお発明者はＺnＯ以外
の金属酸化物半導体材料も用いたが、以下特に断らない
限り、検知極６の材料にＺnＯを用いたものとして説明
する。
た。ＹＳＺチューブ４の内面先端にＰtペーストを塗布
し、１２００℃で３０分間焼成した。これとは別にＺn
Ｃｌ2等の金属塩化物の水溶液をアンモニア水で中和
し、得られた沈澱を６００℃で空気中５時間焼成し、Ｚ
nＯ等の酸化物とした。得られた酸化物を粉砕し、α−
テルピネオールとエチルセルロースとを混合してペース
ト状にし、ＹＳＺチューブ４の先端に塗布し、６００℃
で４時間空気中で焼成して膜厚約３０μｍのＺnＯ層等
６とした。次にＺnＯ層６等とＰt層１２とにＰt金網
８，１４等を取り付け、これらにリード１８，１８を取
り付けてセンサ２を完成した。なお発明者はＺnＯ以外
の金属酸化物半導体材料も用いたが、以下特に断らない
限り、検知極６の材料にＺnＯを用いたものとして説明
する。
【００１０】図２は変形例の固体電解質水素センサ２２
を示し、２４は同様のＹＳＺ板で、２６はＺnＯ層であ
り、２８，３２，３６はＰt層、３４は膜状のヒータで
ある。そしてＺnＯ層２６とＰt層２８とで検知極３０を
構成し、Ｐt層３２で参照極を構成する。図２の変形例
の作用や特性は、特に断らない限り図１の実施例と同様
である。以下に図１の固体電解質水素センサ２の特性を
示す。
を示し、２４は同様のＹＳＺ板で、２６はＺnＯ層であ
り、２８，３２，３６はＰt層、３４は膜状のヒータで
ある。そしてＺnＯ層２６とＰt層２８とで検知極３０を
構成し、Ｐt層３２で参照極を構成する。図２の変形例
の作用や特性は、特に断らない限り図１の実施例と同様
である。以下に図１の固体電解質水素センサ２の特性を
示す。
【００１１】
【結果】検知極の材質を種々に変化させて２００ｐｐｍ
の水素とＣＯとに対する起電力を測定した。測定ではヒ
ータ２０を用いずセンサ２を流通系におき、センサや雰
囲気の温度を４５０〜６００℃程度に保って、起電力を
測定した。結果を表１に示す。なおセンサ２の構造は図
１のもので、この場合の測定温度は６００℃である。さ
て表１から明らかなように、ＺnＯやＳnＯ2並びにＩn2
Ｏ3では水素に対して高い感度が得られ、これ以外の金
属酸化物では水素に対する起電力の変化は極めて小さ
い。また検知極材料を貴金属とすると、６００℃では水
素感度は極めて小さかった。これに対してＺnＯやＳnＯ
2，Ｉn2Ｏ3では水素感度は高く、またＣＯ感度は小さ
く、センサは水素選択性を示す。これらのことから、水
素センサ材料として用い得る検知極の材質はＺnＯ，Ｓn
Ｏ2，Ｉn2Ｏ3のいずれかに限られる。そしてこれらの内
で最も水素感度が高かったのはＺnＯで、以下にＺnＯつ
いて特性を示す。
の水素とＣＯとに対する起電力を測定した。測定ではヒ
ータ２０を用いずセンサ２を流通系におき、センサや雰
囲気の温度を４５０〜６００℃程度に保って、起電力を
測定した。結果を表１に示す。なおセンサ２の構造は図
１のもので、この場合の測定温度は６００℃である。さ
て表１から明らかなように、ＺnＯやＳnＯ2並びにＩn2
Ｏ3では水素に対して高い感度が得られ、これ以外の金
属酸化物では水素に対する起電力の変化は極めて小さ
い。また検知極材料を貴金属とすると、６００℃では水
素感度は極めて小さかった。これに対してＺnＯやＳnＯ
2，Ｉn2Ｏ3では水素感度は高く、またＣＯ感度は小さ
く、センサは水素選択性を示す。これらのことから、水
素センサ材料として用い得る検知極の材質はＺnＯ，Ｓn
Ｏ2，Ｉn2Ｏ3のいずれかに限られる。そしてこれらの内
で最も水素感度が高かったのはＺnＯで、以下にＺnＯつ
いて特性を示す。
【００１２】
【表１】検知極の材質と水素感度 △ＥＭＦ材質 ２００ｐｐｍ Ｈ2 ２００ｐｐｍ ＣＯ ＺnＯ −１３６ −９ ＳnＯ2 −９５ −１ Ｉn2Ｏ3 −５５ −７ ＷＯ3 −７ −７ ＴiＯ2 −７ 〜０ ＣuＯ −１ 〜０ Ｆe2Ｏ3 −１ 〜０ Ｍn3Ｏ4 〜０ 〜０ Ｃo3Ｏ4 〜０ 〜０ Ｃr2Ｏ3 〜０ 〜０ ＮiＯ 〜０ 〜０ ＊ 測定温度は６００℃．
【００１３】図３に。検知極にＺnＯを用いた場合（以
下同様）の、水素濃度と起電力との関係を示す。図３に
示すように、起電力は４５０〜６００℃で５０〜５００
ｐｐｍの範囲で、水素濃度の対数に対して直線的に変化
した。測定温度を低下させるほど、水素中の起電力の空
気中での値（起電力０）からの変化は増加するが、水素
濃度に対する起電力の勾配は僅かに緩やかになる。６０
０℃では空気中に対する５０ｐｐｍの水素での起電力の
変化は約−７５ｍＶで、水素濃度が１桁変化すると起電
力は約−１００ｍＶ変化する。５００℃や６００℃での
空気中と２００ｐｐｍの水素中との間の応答波形を図４
に示す。６００℃では、２００ｐｐｍの水素に対する９
０％応答時間は、空気中から水素中へで約５秒、水素中
から空気中へで約１０秒である。
下同様）の、水素濃度と起電力との関係を示す。図３に
示すように、起電力は４５０〜６００℃で５０〜５００
ｐｐｍの範囲で、水素濃度の対数に対して直線的に変化
した。測定温度を低下させるほど、水素中の起電力の空
気中での値（起電力０）からの変化は増加するが、水素
濃度に対する起電力の勾配は僅かに緩やかになる。６０
０℃では空気中に対する５０ｐｐｍの水素での起電力の
変化は約−７５ｍＶで、水素濃度が１桁変化すると起電
力は約−１００ｍＶ変化する。５００℃や６００℃での
空気中と２００ｐｐｍの水素中との間の応答波形を図４
に示す。６００℃では、２００ｐｐｍの水素に対する９
０％応答時間は、空気中から水素中へで約５秒、水素中
から空気中へで約１０秒である。
【００１４】図５に、ＺnＯを検知極に用いたセンサで
の、各種ガスに対する起電力を示す。測定温度は６００
℃で、Ｈ2，ＣＨ4，ＣＯ，ＮＯ2，及びＮＯに対してガ
ス濃度を２００ｐｐｍとし，ＣＯ2に対して８０００ｐ
ｐｍとし、Ｈ2Ｏに対して３５６５Ｐａとした。図５か
ら明らかなように、水素選択性は極めて高い。
の、各種ガスに対する起電力を示す。測定温度は６００
℃で、Ｈ2，ＣＨ4，ＣＯ，ＮＯ2，及びＮＯに対してガ
ス濃度を２００ｐｐｍとし，ＣＯ2に対して８０００ｐ
ｐｍとし、Ｈ2Ｏに対して３５６５Ｐａとした。図５か
ら明らかなように、水素選択性は極めて高い。
【００１５】図６に、６００℃で（検知極材料はＺn
Ｏ）２００ｐｐｍの水素と空気中との間で、雰囲気を繰
り返し切り替えた際の応答波形を示す。雰囲気の切り替
えを繰り返し行っても応答波形は一定で、検出の繰り返
しに伴う感度の劣化は見られない。
Ｏ）２００ｐｐｍの水素と空気中との間で、雰囲気を繰
り返し切り替えた際の応答波形を示す。雰囲気の切り替
えを繰り返し行っても応答波形は一定で、検出の繰り返
しに伴う感度の劣化は見られない。
【００１６】図７に、実施例のセンサ２（検知極にＺn
Ｏを使用）を、４３０時間６００℃に加熱した際の特性
を示す。空気中での起電力と２００ｐｐｍの水素中での
起電力は共に極めて安定で、センサの信頼性は高い。
Ｏを使用）を、４３０時間６００℃に加熱した際の特性
を示す。空気中での起電力と２００ｐｐｍの水素中での
起電力は共に極めて安定で、センサの信頼性は高い。
【００１７】センサの動作機構を検討する。実施例の固
体電解質水素センサは、式(1)の電池からなるものと見
なすことができる。 ａir, Ｐt｜ＹＳＺ｜ＺnＯ，Ｐt，Ｈ２（＋ａir） (1) 即ちイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は参照極で
Ｐtに接触し、検知極でＺnＯに直接接触してＰtには接
触しない。このためＹＳＺとＺnＯとの界面には非ネル
ンスト型の挙動が生じ、ＺnＯが検知極材料として作用
し、Ｐt金網は単なる集電体として作用する。さて空気
と水素とが共存していると、ＹＳＺとＺnＯとの界面に
は式(2)の酸素の電気化学的還元反応と、式(3)の水素の
電気化学的酸化反応とが進行する。 Ｏ2 ＋ ４ｅ- → ２Ｏ2- (2) Ｈ2 ＋ Ｏ2- → Ｈ2Ｏ ＋ ２ｅ- (3) これらの２つの電気化学反応の混成電位が検知極１０の
電位となり、検知極１０と参照極１６間に電流が流れな
いものとすると、式(2)の反応電流と式(3)の反応電流は
等しく、これらの電流が平衡することから、検知極１０
の電位が定まる。これらの内で水素感度の発現に寄与す
るのは(3)の水素の電気化学的酸化反応であり、検知極
で上記の電気化学反応とは別個に水素の接触的酸化反応
が進行する場合、感度は減少する。また同様に検知極の
式(3)の反応に対する活性が低い場合も、水素感度は低
下する。
体電解質水素センサは、式(1)の電池からなるものと見
なすことができる。 ａir, Ｐt｜ＹＳＺ｜ＺnＯ，Ｐt，Ｈ２（＋ａir） (1) 即ちイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は参照極で
Ｐtに接触し、検知極でＺnＯに直接接触してＰtには接
触しない。このためＹＳＺとＺnＯとの界面には非ネル
ンスト型の挙動が生じ、ＺnＯが検知極材料として作用
し、Ｐt金網は単なる集電体として作用する。さて空気
と水素とが共存していると、ＹＳＺとＺnＯとの界面に
は式(2)の酸素の電気化学的還元反応と、式(3)の水素の
電気化学的酸化反応とが進行する。 Ｏ2 ＋ ４ｅ- → ２Ｏ2- (2) Ｈ2 ＋ Ｏ2- → Ｈ2Ｏ ＋ ２ｅ- (3) これらの２つの電気化学反応の混成電位が検知極１０の
電位となり、検知極１０と参照極１６間に電流が流れな
いものとすると、式(2)の反応電流と式(3)の反応電流は
等しく、これらの電流が平衡することから、検知極１０
の電位が定まる。これらの内で水素感度の発現に寄与す
るのは(3)の水素の電気化学的酸化反応であり、検知極
で上記の電気化学反応とは別個に水素の接触的酸化反応
が進行する場合、感度は減少する。また同様に検知極の
式(3)の反応に対する活性が低い場合も、水素感度は低
下する。
【００１８】図８に、検知極材料にＺnＯを用いた際
の、酸素濃度の変化に対する起電力の変化を示す。なお
水素濃度は０ｐｐｍと２００ｐｐｍとの２種類とし、測
定温度は６００℃である。
の、酸素濃度の変化に対する起電力の変化を示す。なお
水素濃度は０ｐｐｍと２００ｐｐｍとの２種類とし、測
定温度は６００℃である。
【００１９】図９に、５５０℃での空気中，空気＋５０
ｐｐｍの水素中，及び空気＋２００ｐｐｍの水素中での
分極特性を示す。即ち各雰囲気で、検知極と参照極間の
電圧とその間の電流との関係を示したものが図９で、例
えば空気中で両極間の電圧を０とすると、雰囲気が等し
いため分極電流は０となる。さて図９の結果を整理する
と、各雰囲気で水素の電気化学的酸化反応（式(3)）に
対する分極特性を求めることができる。これらを図１０
にプロットしなおした。ここで水素の酸化電流と酸素の
還元電流とが一致する点が混成電位となる。この図か
ら、５０ｐｐｍの水素に対する酸化電流と酸素の還元電
流とが一致する混成電位は−１３５ｍＶであり、センサ
起電力の実測値−１３４ｍＶとよく一致する。同様に２
００ｐｐｍの水素に対する酸化電流と酸素の還元電流が
一致する電位は−１９０ｍＶであり、センサ起電力の測
定値−１８８ｍＶとよく一致する。従って実施例での水
素の検出機構は、式(2)，(3)の同時進行に伴う混成電位
モデルで説明できることが明らかである。
ｐｐｍの水素中，及び空気＋２００ｐｐｍの水素中での
分極特性を示す。即ち各雰囲気で、検知極と参照極間の
電圧とその間の電流との関係を示したものが図９で、例
えば空気中で両極間の電圧を０とすると、雰囲気が等し
いため分極電流は０となる。さて図９の結果を整理する
と、各雰囲気で水素の電気化学的酸化反応（式(3)）に
対する分極特性を求めることができる。これらを図１０
にプロットしなおした。ここで水素の酸化電流と酸素の
還元電流とが一致する点が混成電位となる。この図か
ら、５０ｐｐｍの水素に対する酸化電流と酸素の還元電
流とが一致する混成電位は−１３５ｍＶであり、センサ
起電力の実測値−１３４ｍＶとよく一致する。同様に２
００ｐｐｍの水素に対する酸化電流と酸素の還元電流が
一致する電位は−１９０ｍＶであり、センサ起電力の測
定値−１８８ｍＶとよく一致する。従って実施例での水
素の検出機構は、式(2)，(3)の同時進行に伴う混成電位
モデルで説明できることが明らかである。
【００２０】
【表２】 混成電位の計算値と起電力の測定値 Ｈ2濃度 混成電位の計算値（mV） 起電力の測定値（mV） ５０ｐｐｍ −１３５ −１３４ ２００ｐｐｍ −１９０ −１８８ ＊ センサは検知極にＺnＯを用い，測定温度は５５０℃．
【図１】 実施例の固体電解質水素センサの要部断面
図
図
【図２】 変形例の固体電解質水素センサの断面図
【図３】 ＺnＯを用いた実施例での起電力の水素濃
度依存性を示す特性図
度依存性を示す特性図
【図４】 ＺnＯを用いた実施例での、２００ｐｐｍ
の水素に対する応答波形を示す特性図
の水素に対する応答波形を示す特性図
【図５】 ＺnＯを用いた実施例での、６００℃での
各種ガスに対する起電力変化を示す特性図
各種ガスに対する起電力変化を示す特性図
【図６】 ＺnＯを用いた実施例での、６００℃での
２００ｐｐｍ水素に対する応答波形を示す特性図
２００ｐｐｍ水素に対する応答波形を示す特性図
【図７】 ＺnＯを用いた実施例での、６００℃での
約２０日間の経時特性を示す特性図
約２０日間の経時特性を示す特性図
【図８】 ＺnＯを用いた実施例での、６００℃での
起電力の酸素濃度依存性を示す特性図
起電力の酸素濃度依存性を示す特性図
【図９】 ＺnＯを用いた実施例での、５５０℃での
分極特性を示す特性図
分極特性を示す特性図
【図１０】 図９のデータを再プロットした特性図
２，２２ 水素センサ ４，２４ ＺrＯ2 ６，２６ ＺnＯ層 ８，１４ Ｐt金網 １０，３０ 検知極 １２，２８，３２，３６ Ｐt層 １６ 参照極 １８ リード ２０，３４ ヒータ
Claims (2)
- 【請求項１】 酸素イオン導電性固体電解質の表面に、
ＺnＯ，ＳnＯ2，Ｉn2Ｏ3からなる群の少なくとも一員の
金属酸化物半導体を用いた検知極と、ＺnＯ，ＳnＯ2，
Ｉn2Ｏ3をいずれも含有しない参照極とを設けた固体電
解質水素センサ。 - 【請求項２】 前記金属酸化物半導体をＺnＯとしたこ
とを特徴とする、請求項１の固体電解質水素センサ。
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- 1996-10-18 JP JP29718596A patent/JP3775704B2/ja not_active Expired - Fee Related
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