JPS60200155A - 気体センサ−用隔膜−触媒電極接合体の製造法 - Google Patents
気体センサ−用隔膜−触媒電極接合体の製造法Info
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- JPS60200155A JPS60200155A JP59057081A JP5708184A JPS60200155A JP S60200155 A JPS60200155 A JP S60200155A JP 59057081 A JP59057081 A JP 59057081A JP 5708184 A JP5708184 A JP 5708184A JP S60200155 A JPS60200155 A JP S60200155A
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- catalyst
- electrode
- vapor deposition
- catalyst electrode
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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
- G01N27/26—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
- G01N27/404—Cells 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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、酸素レンリーあるいは水素レンリ゛−等の気
体はンザーに用いられる隔膜−触媒電極接合１本の製造
法に関りるムのＣあり、ぞの目的どづるどころ１：Ｌ隔
１１！＋！−触媒電極接合体の接合強度をにり堅牢に刀
るどともに、ヒンジ“−の応答速度をＪ、り速くぜんと
づるにある。
体はンザーに用いられる隔膜−触媒電極接合１本の製造
法に関りるムのＣあり、ぞの目的どづるどころ１：Ｌ隔
１１！＋！−触媒電極接合体の接合強度をにり堅牢に刀
るどともに、ヒンジ“−の応答速度をＪ、り速くぜんと
づるにある。
酸素レンリーあるいは水素レンリー等の気体レンザーに
はさｊ・ざまな方式のものがあるが、本発明は、刀ルバ
ニ電池式（燃料電池式）およびポーラログラフ式の気体
レンリーに関りるものＣある。
はさｊ・ざまな方式のものがあるが、本発明は、刀ルバ
ニ電池式（燃料電池式）およびポーラログラフ式の気体
レンリーに関りるものＣある。
気体センサーは、ガルバニ電池式にしイ）、ポーラログ
ラフ式にしろ、カソードどアノードど電解液と検知気体
の拡散を制御づるための高分子膜からなる隔膜とで構成
されているのが酋通である。
ラフ式にしろ、カソードどアノードど電解液と検知気体
の拡散を制御づるための高分子膜からなる隔膜とで構成
されているのが酋通である。
検知気体が酸素である場合には、カソードが酸素検知極
どなり、７ノードが１１）などの卑金属からｌｆ４成さ
れる。これに対し、検知気体が水素の場合には、アノー
ドが水素検知極どなり、カソードには、β型二酸化鉛な
どの金属酸化物が用いられる。酸素検知極Ｊ５よび水素
検知極はそれぞれ酸素の電解還元および水素の電Ｍ酸化
に与かる一種の触媒゛電極となる。
どなり、７ノードが１１）などの卑金属からｌｆ４成さ
れる。これに対し、検知気体が水素の場合には、アノー
ドが水素検知極どなり、カソードには、β型二酸化鉛な
どの金属酸化物が用いられる。酸素検知極Ｊ５よび水素
検知極はそれぞれ酸素の電解還元および水素の電Ｍ酸化
に与かる一種の触媒゛電極となる。
従来の気体センサーの構造を人別づるど、隔膜ど触媒電
極とが単に接触しているだりのタイプど一体に接合され
ているタイプとに分類することができる。前者の場合に
は、触媒電極は金属片１）ｒ Ｉら構成され、検知気体
はまず隔膜を透過し、次いで隔膜と触媒電極との間に形
成される電解液膜中に溶解していって触媒電極表面上で
反応に与かる。
極とが単に接触しているだりのタイプど一体に接合され
ているタイプとに分類することができる。前者の場合に
は、触媒電極は金属片１）ｒ Ｉら構成され、検知気体
はまず隔膜を透過し、次いで隔膜と触媒電極との間に形
成される電解液膜中に溶解していって触媒電極表面上で
反応に与かる。
したがって、常峙隔ＩＩ９ど触媒電極との接触状態を一
定に保ち、液膜の厚さが変らないようにづることが肝要
ぐある。ところが、検知気体を含む雰囲気の圧ツノが変
化したり、相対湿度が変化すると隔Ｉｓ！と触媒電極と
の接触状態が変化するという問題がある。また、隔膜と
触媒電極との接触状態を一定にしようと覆れば、細心の
注意が必要となり、それだけ気体センサーの製造工数が
多くなるという問題がある。
定に保ち、液膜の厚さが変らないようにづることが肝要
ぐある。ところが、検知気体を含む雰囲気の圧ツノが変
化したり、相対湿度が変化すると隔Ｉｓ！と触媒電極と
の接触状態が変化するという問題がある。また、隔膜と
触媒電極との接触状態を一定にしようと覆れば、細心の
注意が必要となり、それだけ気体センサーの製造工数が
多くなるという問題がある。
このような観点からのると、後者のように隔膜と触媒電
極とを一体に接合した構造にする方が右利である。従来
、隔膜と触媒電極とを一体に接合するためには、隔膜の
片面に、触媒金属を蒸着づるかあるいはスパッタリング
覆るという方法が採用されているが、隔膜９４ Ｆｌど
して、特にポリ ４フッ化１−ブレン、 ４フツ化」ブ
レン−６フツ化エチレン：］ポリマーあるいは４フツ化
エチレンーエチレンコポリマーなどの゛フッ素樹脂を用
いた場合には、隔膜と触媒金属との接合強度が弱く、触
媒金属が隔膜から剥離しや寸いという難点がみられた。
極とを一体に接合した構造にする方が右利である。従来
、隔膜と触媒電極とを一体に接合するためには、隔膜の
片面に、触媒金属を蒸着づるかあるいはスパッタリング
覆るという方法が採用されているが、隔膜９４ Ｆｌど
して、特にポリ ４フッ化１−ブレン、 ４フツ化」ブ
レン−６フツ化エチレン：］ポリマーあるいは４フツ化
エチレンーエチレンコポリマーなどの゛フッ素樹脂を用
いた場合には、隔膜と触媒金属との接合強度が弱く、触
媒金属が隔膜から剥離しや寸いという難点がみられた。
本発明は、フッ素樹脂の隔膜の１１面にあらかじめ触媒
金属を蒸着するかスパッタリングした上に、フッ素樹脂
の水懸濁液か有機溶媒懸濁液を塗若し、しかるのらに加
熱処理を施づことにより、上述の剥離の問題を解決ｌ！
ｌυとＪ−るものである。Ｊなわち、かかる方法を採用
すると、触媒金属の粒子間隙にフッ素樹脂が入り込んだ
り、表面を部分的に被覆し、このフッ素樹脂が触媒金°
腐を結着固定づる作用を承りと同時に、隔膜にも固着り
るので、全体として、隔膜と触媒金属とが強固に接合さ
れることになる。
金属を蒸着するかスパッタリングした上に、フッ素樹脂
の水懸濁液か有機溶媒懸濁液を塗若し、しかるのらに加
熱処理を施づことにより、上述の剥離の問題を解決ｌ！
ｌυとＪ−るものである。Ｊなわち、かかる方法を採用
すると、触媒金属の粒子間隙にフッ素樹脂が入り込んだ
り、表面を部分的に被覆し、このフッ素樹脂が触媒金°
腐を結着固定づる作用を承りと同時に、隔膜にも固着り
るので、全体として、隔膜と触媒金属とが強固に接合さ
れることになる。
一方、本発明の第二の目的は、気体センサーの応答速度
をより速くじんとするにある。すなわら、従来の触媒電
極は、通例旧水↑（ｌを６っていないために、検知気体
は一旦電解液中に溶けていき、しかるのちに触ｌＩ！電
極表面に到達しｌこ反応種が′ｔＵｉ極反応に与るとい
うメカニズムで反応が進行していた。このような反応で
は検知気体の液中への溶解過程が律速段階であったため
、一般に気体センサーの９０％応答に１５秒前後を要し
ていた。これに対し゛（、本発明て・は、１１Ｊ：媒電
極が撥水性を付与されるので、この場合には、反応は検
知気体と電解液ど触媒電極どの三相’？１１面Ｃ起り、
気体の液中への溶解過程ｈ；ないために、その反応速度
が速くなる。
をより速くじんとするにある。すなわら、従来の触媒電
極は、通例旧水↑（ｌを６っていないために、検知気体
は一旦電解液中に溶けていき、しかるのちに触ｌＩ！電
極表面に到達しｌこ反応種が′ｔＵｉ極反応に与るとい
うメカニズムで反応が進行していた。このような反応で
は検知気体の液中への溶解過程が律速段階であったため
、一般に気体センサーの９０％応答に１５秒前後を要し
ていた。これに対し゛（、本発明て・は、１１Ｊ：媒電
極が撥水性を付与されるので、この場合には、反応は検
知気体と電解液ど触媒電極どの三相’？１１面Ｃ起り、
気体の液中への溶解過程ｈ；ないために、その反応速度
が速くなる。
本発明にｄ３ける隔膜材Ｙ１としては、ポリ ４フフ化
エチレン、４フッ化エチレン−６フツ化エチレンニ１ポ
リマー、 ４フフ化エブレン−■ブレンニ」ポリマー等
のフッ素樹脂が適している。触媒金属としては、検知気
体にしよるが、白金、ロジウム。
エチレン、４フッ化エチレン−６フツ化エチレンニ１ポ
リマー、 ４フフ化エブレン−■ブレンニ」ポリマー等
のフッ素樹脂が適している。触媒金属としては、検知気
体にしよるが、白金、ロジウム。
パラジウムの如き白金族金属、金あるいは銀が適し【い
る。あどから撥水処Ｊ！１！を施り際の〕−ツ素樹脂と
してｔよ、ポリ ４フツ化エチレンあるいは４フツ化エ
ヂしノン−６フツ化プ「ｊピレン−１ポリマーが適して
いる。
る。あどから撥水処Ｊ！１！を施り際の〕−ツ素樹脂と
してｔよ、ポリ ４フツ化エチレンあるいは４フツ化エ
ヂしノン−６フツ化プ「ｊピレン−１ポリマーが適して
いる。
隔膜と触媒ｉｒｉ柚どの接合体にフッ素樹脂の水懸濁液
もしくは右１幾溶媒懸濁液を塗着する工程と加熱処理二
ｒ、、程どの間にプレス工程を挿入してもよいし、加熱
処理の際、同０′Ｊにプレスしてもよい。
もしくは右１幾溶媒懸濁液を塗着する工程と加熱処理二
ｒ、、程どの間にプレス工程を挿入してもよいし、加熱
処理の際、同０′Ｊにプレスしてもよい。
以下、本発明の一実施例について詳述する。
実施例：厚さが２５μでコロナ放電により表面処理を施
した４フッ化エチレン−６フツ化プロピレンコポリマー
からなる隔膜を用意し、その片面に触媒金属としての金
を蒸着する。蒸着厚みは１０００人である。次にこの金
を蒸着した上に１．５％の４７フ化エチレン−〇フッ化
ブ１−１ピレンコポリマーの水懸濁液を塗布したのち、
一旦乾燥してから、窒素気流中２７０℃で加熱処理覆る
。かクシク撥水処理を施した隔膜−触媒電極接合体が得
られる。
した４フッ化エチレン−６フツ化プロピレンコポリマー
からなる隔膜を用意し、その片面に触媒金属としての金
を蒸着する。蒸着厚みは１０００人である。次にこの金
を蒸着した上に１．５％の４７フ化エチレン−〇フッ化
ブ１−１ピレンコポリマーの水懸濁液を塗布したのち、
一旦乾燥してから、窒素気流中２７０℃で加熱処理覆る
。かクシク撥水処理を施した隔膜−触媒電極接合体が得
られる。
仕較例：上述の実施例で得られた隔膜−触媒電極接合体
を用いて第１図に示づようなガルバニ電池式酸素はンサ
ーを製作した。図において、（」）は隔膜−触媒電極接
合体であり、隔膜（２）と磨水処理が施された触媒電極
（３）どｌ）冒ら構成される。（４）は鉛電極、（５）
はＦｉｌ酸ど耐酸カリウムと酢酸鉛の混合水溶液力日う
なる電解液である。
を用いて第１図に示づようなガルバニ電池式酸素はンサ
ーを製作した。図において、（」）は隔膜−触媒電極接
合体であり、隔膜（２）と磨水処理が施された触媒電極
（３）どｌ）冒ら構成される。（４）は鉛電極、（５）
はＦｉｌ酸ど耐酸カリウムと酢酸鉛の混合水溶液力日う
なる電解液である。
これらの各センサー−構成要素はポリプロピレン製のホ
ルダー（６）に固定もしくは収納されている。
ルダー（６）に固定もしくは収納されている。
触媒電極（３）が正極となり、鉛電極（４）が負極とな
り、正極と負極との間に抵抗（７）を接続すると、抵抗
（７）の両端にＪ３ける電圧が酸素濃１αに比例りる１
゜ このカルバニ電池式酸本しンリ゛−を△どし、土）小の
実施例におい（、触媒電極として金を蒸着法により隔膜
に固着けしめｌこだりの揚台の従来型はンリーをＢとし
、触Ｗ、電極として合板を隔膜に接触ＩＩシめ／ｊ揚揚
台従来ハ′！レンリーをＣどして、次Ｕ） Ｊ、うな比
較試験をＪ５こなった。
り、正極と負極との間に抵抗（７）を接続すると、抵抗
（７）の両端にＪ３ける電圧が酸素濃１αに比例りる１
゜ このカルバニ電池式酸本しンリ゛−を△どし、土）小の
実施例におい（、触媒電極として金を蒸着法により隔膜
に固着けしめｌこだりの揚台の従来型はンリーをＢとし
、触Ｗ、電極として合板を隔膜に接触ＩＩシめ／ｊ揚揚
台従来ハ′！レンリーをＣどして、次Ｕ） Ｊ、うな比
較試験をＪ５こなった。
まず、上）小の各レンリーを空気中に３０日問おいた１
糸の抵抗端の出ノｊ電圧の経時変化を調べたどころ第２
図に承りＪ、うな結果がｉｓられた。つまり、本発明品
△と従来品Ｃは出力電圧の変化がなかっ１このに灼し、
従来品Ｂは出力電ＪＩが大幅に低下した。イこＣ１３０
日経過後各レンサしを解体して調査したどこめ、従来品
Ｂの場合には金電極が隔膜から部分的に剥端していｌ（
。これに対し、本発明品△おＪ、σ１ｊ（来旨Ｃの揚台
には何ら異常は認められなかった。この結果から、本発
明の場合には従来品しご比較しく、触媒電極と隔膜どの
接合強度がＪ、り強いことがわかる。
糸の抵抗端の出ノｊ電圧の経時変化を調べたどころ第２
図に承りＪ、うな結果がｉｓられた。つまり、本発明品
△と従来品Ｃは出力電圧の変化がなかっ１このに灼し、
従来品Ｂは出力電ＪＩが大幅に低下した。イこＣ１３０
日経過後各レンサしを解体して調査したどこめ、従来品
Ｂの場合には金電極が隔膜から部分的に剥端していｌ（
。これに対し、本発明品△おＪ、σ１ｊ（来旨Ｃの揚台
には何ら異常は認められなかった。この結果から、本発
明の場合には従来品しご比較しく、触媒電極と隔膜どの
接合強度がＪ、り強いことがわかる。
次に、応答速瓜を比較しｋどころ、９０％応答に要した
時間は、本発明品△の脇合にはＩＩ ｌ’ν、従来品Ｂ
の場合には１４砂、従来品Ｃの場合には１５秒Ｃあった
。この結果から、本発明品の応答速度は（１１来品のそ
れより、かなり速いことがわかる。
時間は、本発明品△の脇合にはＩＩ ｌ’ν、従来品Ｂ
の場合には１４砂、従来品Ｃの場合には１５秒Ｃあった
。この結果から、本発明品の応答速度は（１１来品のそ
れより、かなり速いことがわかる。
以上詳述ける如く、本発明（Ｊ、隔膜と触媒電極どの接
合強度が大ぎく、しかも応答速度の速い気体センサーを
提供りるもので、での工業的ｔｉｌｌｉ ｌ自１！ｉめ
で大である。
合強度が大ぎく、しかも応答速度の速い気体センサーを
提供りるもので、での工業的ｔｉｌｌｉ ｌ自１！ｉめ
で大である。
なお、本発明の気体セン（Ｊ−は液中に溶存しＣいる気
体の濃度を測定Ｊるためにｂ適用され得る。
体の濃度を測定Ｊるためにｂ適用され得る。
第１図は本発明の一実施例にかかる隔Ｉｔｓ）−触媒電
極接合体を用いたガルバニ電池式酸素はンリーの断面Ｊ
ｆｆｆ造略図、第２図は本発明の一実施例にかかる隔膜
−触媒電極接合体を用いたガルバニ電池式酸素ヒンリー
Δ、従来品Ｂ Ｊ５ Ｊ：び従来品Ｃの出力電圧の経時
変化を比較した図て・ある。 ユ・・・隔膜−触媒電極接合体、２・・・隔膜、３・・
・触媒電極、４・・・鉛電極、５・・・電解液、６・・
・ホルダー、７・・・抵抗
極接合体を用いたガルバニ電池式酸素はンリーの断面Ｊ
ｆｆｆ造略図、第２図は本発明の一実施例にかかる隔膜
−触媒電極接合体を用いたガルバニ電池式酸素ヒンリー
Δ、従来品Ｂ Ｊ５ Ｊ：び従来品Ｃの出力電圧の経時
変化を比較した図て・ある。 ユ・・・隔膜−触媒電極接合体、２・・・隔膜、３・・
・触媒電極、４・・・鉛電極、５・・・電解液、６・・
・ホルダー、７・・・抵抗
Claims (1)
- １、フッ素樹脂からなる隔膜の片面に触媒金属を＠着法
もしくはスパッタリング法により固着せしめ、しかるの
らに、フッ素樹脂の水もしくは有機溶媒懸濁液を塗着せ
しめ、最後に熱処理を施づ−ことを特徴どづる気体セン
リー用隔膜−触媒電極接合体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057081A JPS60200155A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | 気体センサ−用隔膜−触媒電極接合体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057081A JPS60200155A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | 気体センサ−用隔膜−触媒電極接合体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200155A true JPS60200155A (ja) | 1985-10-09 |
Family
ID=13045525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59057081A Pending JPS60200155A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | 気体センサ−用隔膜−触媒電極接合体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200155A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5957082A (ja) * | 1982-09-28 | 1984-04-02 | 本田技研工業株式会社 | 自動二輪車用スタビライザ |
| JPH0333226A (ja) * | 1977-07-08 | 1991-02-13 | E I Du Pont De Nemours & Co | 炭素質ピッチ繊維 |
-
1984
- 1984-03-24 JP JP59057081A patent/JPS60200155A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0333226A (ja) * | 1977-07-08 | 1991-02-13 | E I Du Pont De Nemours & Co | 炭素質ピッチ繊維 |
| JPS5957082A (ja) * | 1982-09-28 | 1984-04-02 | 本田技研工業株式会社 | 自動二輪車用スタビライザ |
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