Development of a new hydrogen gas sensor for the realization of a safe hydrogen society: Fabrication of a new sensing film with a two-layer structure.

开发新型氢气传感器以实现安全的氢社会：制造具有两层结构的新型传感薄膜。

• 批准号: 21K04690
• 负责人: 松口 正信
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04690/
• 关键词: 水素ガスセンサー; 常温作動; ポリアニリン; 水蒸気バリアー層; 水素社会; 二層構造; 耐湿度

本研究は、基板上に導電性高分子であるポリアニリン（PANI）グラフト鎖を検知層として成長させた常温作動型水素センサーを作製する初めての試みである。さらに、水蒸気バリアー層として疎水性高分子をPANIに共重合させた二層構造とすることで、水素ガス応答に対する湿度の影響を抑制する。以上の取組により、水素社会の実現に不可欠な実用水素ガスセンサーの構築を目指す。補助事業2年目にあたる令和22年度は、二層構造を有するセンサーを作製し、その水素ガス応答特性について調べた。まず、PANIグラフト膜センサの応答を調べたところ、PANIを単に塗布しただけの場合と比較して2倍の大きな応答値が得られた。この応答値は、これまでに報告されている酸化物半導体や炭素化合物を用いた室温作動型水素ガスセンサの応答値と比較しても、十分に大きな値であった。さらに、応答速度もかなり早く、1分程度で平衡値に達した。これらのすぐれた水素ガス応答特性が得られた理由は、PANIをグラフト膜構造とすることでPANI鎖間に大きな自由体積が生じたためだと考えられる。その結果、膜内部へのガス拡散が容易になり、内部のPANI鎖とも容易に反応することができるようになったと考えられる。次に、PStをPANI鎖に共重合し水素ガス応答を調べた結果、PStバリアー層の付与は水素ガス検知の妨げにはならないことが確かめられた。また湿度の影響について調べたところ、加湿条件下では水素ガス応答値が減少したものの、バリアー層を付与していない場合と比較してその影響を抑制できることが確認できた。また、研究計画にはなかった試みとして、PSt球状マイクロ微粒子をバリアー層として積層した二層検知膜も作製したところ、より湿度の影響を抑制できることを明らかにした。

は this study, the substrate に conductive polymer で あ る ポ リ ア ニ リ ン (PANI) グ ラ フ ト lock を 検 know layer と し て growth さ せ た room temperature actuator type water element セ ン サ ー を cropping す る early め て の try み で あ る. さ ら に, water steaming 気 バ リ ア ー layer と し て 疎 water-based polymer を PANI に total coincidence さ せ た layer structure と す る こ と で, water element ガ ス 応 answer に す seaborne の る humidity affect を inhibit す る. The above <s:1> group によ によ, the actual occurrence of a water-based society に must not be deficient in the な actual water-based ガスセ <e:1> サ <e:1> を construction を index す. Subsidies cause 2 years に あ た る make annual を は, layer structure and 22 have す る セ ン サ ー を as し, そ の water element ガ ス 応 a feature に つ い て adjustable べ た. ま ず, PANI グ ラ フ ト membrane セ ン サ の 応 answer を adjustable べ た と こ ろ, PANI を 単 に coated し た だ け の occasions と compare し て 2 times の き な 応 on a numerical が must ら れ た. こ の 応 on a numerical は, こ れ ま で に report さ れ て い る acidification を semiconductor や carbon compounds content with い た actuation type water biscuit ガ ス セ ン サ の 応 on a numerical と compare し て も, very big に き な numerical で あ っ た. The response speed of さらに and 応 is さらに に な な く earlier than く, the degree of 1 point で equilibrium value に reaches に た. こ れ ら の す ぐ れ た water element ガ ス 応 a feature が must ら れ た reason は, PANI を グ ラ フ ト membrane structure と す る こ と で PANI lock に between big き な free volume が raw じ た た め だ と exam え ら れ る. そ の results, membrane internal へ の ガ ス company, scattered が easy に な り, internal の PANI lock と も easy to に 応 す る こ と が で き る よ う に な っ た と exam え ら れ る. に, PSt を PANI lock に total coincidence し water element ガ ス 応 answer を adjustable べ た results, PSt バ リ ア の give は ー layer water element ガ ス 検 know の hinder げ に は な ら な い こ と が か indeed め ら れ た. ま の た humidity affect に つ い て adjustable べ た と こ ろ, humidification conditions で は water element ガ ス 応 on a numerical が reduce し た も の の, バ リ ア ー layer を give し て い な い occasions と compare し て そ の affect を inhibit で き る こ と が confirm で き た. ま た, research projects に は な か っ た try み と し て, PSt globular マ イ ク ロ particles を バ リ ア ー layer と し て horizon し た 検 know membrane on the second floor も cropping し た と こ ろ, よ の り humidity affect を inhibit で き る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

ポリアニリングラフト膜から成るフレキシブルアンモニアガスセンサの作製と評価

聚苯胺接枝膜柔性氨气传感器的制备与评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀尾海斗;角中塁;芝駿介;松口正信
• 通讯作者: 松口正信

ポリアニリングラフト膜の室温での水素ガス検知特性

聚苯胺接枝膜室温氢气检测特性

• 发表时间: 2023
• 作者: 芹澤百合香;屋山巴;赤城文子;松口 正信
• 通讯作者: 松口 正信