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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。

基本信息

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

项目摘要

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。

In this study, we investigated the initial preparation of conductive polymers (PANI) on a substrate. The water vapor layer and the water vapor layer are combined to form a two-layer structure. The above combination, water element society in the implementation of the water element system to build a target Subsidy business in 2002 and 2002, the two-layer structure has a system, water quality and response characteristics. For example, PANI can be applied to the surface of a film twice as large as the surface of a film. This paper reports on the application of acid semiconductors and carbon compounds to room-temperature active materials. In the evening, the speed of the answer is high, and the degree of balance is high. The reason for this is that PANI has a large free volume. As a result, it is easy to disperse the inner membrane, and it is easy to reverse the inner PANI lock. The second, PSt, PANI, total overlap, the second, PSt, the third, the fourth, the The effect of humidity on the temperature and humidity of water is reduced and the effect of humidity on the temperature and humidity of water is suppressed. The research plan is to reduce the influence of humidity on the formation of two-layer films.