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高温型プロトン導電性セラミックスを用いた起電力式炭化水素センサの開発

采用高温质子导电陶瓷的电动势碳氢化合物传感器的开发

基本信息

批准号：
05750734
负责人：
日比野高士
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750734/
关键词：
高温型プロトン導電性セラミックス起電力式炭化水素センサ

项目摘要

高温型プロトン導電性セラミックスとしてCaZr_<0.9>In_<0.1>O_<3-alpha>を用いて、一辺8mm角、厚さ0.5mmの板状試料に加工した。その片面にパラジウム電極、もう片面に金電極を焼き付け、またこれらの上に集電体として金線の付いた金ネットを取り付けることによって、テストセルを構成した。被検ガスには、空気で希釈したCH_4,C_2H_6またはC_3H_8ガス(1%以下)を用い、150mlmin^<-1>でセル内に流通した。起電力応答は、700℃でエレクトロメーターにより測定した。いずれの炭化水素を含む被検ガスをセル内に導入しても、パラジウム電極が負となる方向に起電力が発生し、それらの90%応答時間は10秒以内とかなり速かった。また起電力の値は、炭化水素濃度に対してほぼ直線的に増加し、検出感度はC_3H_8>C_2H_6>CH_4の順であった。さらに空気中の水素や一酸化炭素にはほとんど応答せず、炭化水素に対する選択性が極めて高かった。起電力の応答機構としては、以下の通りであった。空気中の炭化水素は、パラジウム電極上では燃焼し水蒸気と二酸化炭素を生成したが、金電極上では何等反応しなかった。その結果、均一ガス雰囲気内であるにもかかわらず両電極間で水蒸気分圧差が生じ、水蒸気濃淡電池に基づく起電力を発生した。本センサ素子は、起電力式であるため応答速度が速くしかも安定性に優れており、さらに参照極室を必要としないため装置が簡略化できる特徴を持つ。また同様の原理を用いることにより、均一ガス雰囲気内で作動する高温型燃料電池も構成することができ、現在その開発を進めている。

High temperature conductivity CaZr_<0.9>In_<0.1>O<3-alpha>_is used in the processing of plate-like samples with an angle of 8mm and a thickness of 0.5 mm. The one-sided electrode, the one-sided gold electrode, the current collector, the gold wire and the metal wire are all formed. In the case of CH_4, C_2H_6 and C_3H_8 (less than 1%), it is necessary to use 150 ml/min <-1>for circulation. The starting power is measured at 700℃. The charring element contained in the inner part of the electrode is introduced into the electrode, and the starting power is generated in the negative direction. The 90% response time is less than 10 seconds. In addition, the electric power and carbon concentration increased with the increase of the linear temperature, and the sensitivity increased with C_3H_8>C_2H_6>CH_4. The water element in the air and the acidified carbon are highly selective. The power supply mechanism is connected to the following. The carbon dioxide in the air is burned on the electrode, and the carbon dioxide is generated on the gold electrode. As a result, the water vapor pressure difference between the electrodes is generated, and the basic power of the water vapor cell is generated. This paper describes the characteristics of the device, such as the simplicity of the reference electrode chamber, the stability of the reference electrode chamber, the speed of the response, the stability of the reference electrode chamber, and the stability of the reference electrode chamber. The same principle applies to the construction and development of high temperature fuel cells.