自動車排ガス監視用固体電気化学式ガスセンサの開発

汽车尾气监测固态电化学气体传感器的研制

• 批准号: 10J02597
• 负责人: 藤尾 侑輝
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02597/
• 关键词: 安定化ジルコニア; イオン伝導体; 亜クロム酸亜鉛; 酸化チタン; 金粒子; パラジウム粒子; 一酸化炭素センサ; 炭化水素センサ; イオン導電体; 貴金属ナノ粒子; スピネル型結晶構造; 排ガスセンサ

自動車排ガス中の大気汚染物質を低減させるために、種々の排ガス成分を選択的に検知できる高性能固体電気化学式センサが切望されている。本研究では、安定化ジルコニアと種々の単独酸化物、複合酸化物、酸化物混合体および貴金属を用いた固体電気化学式ガスセンサについて、炭化水素や一酸化炭素などを高感度かつ選択的に検知できる材料を見出し、それらのモデル排ガス中での応答特性評価、特異的ガス検知能の発現因子の解明などについて研究を進め、本年度は以下のような成果を得た。1) ガス応答特性の安定化機構の検討:イットリア安定化ジルコニア厚膜上に亜クロム酸亜鉛検知極を積層させることで、混成電位型センサのガス応答特性の長期安定性を改善できることを見出した。そこで、この長期安定性の改善機構について検討した。その結果、亜クロム酸亜鉛粒子とイットリア安定化ジルコニア粒子とが入りくんだ界面の形成により、界面が物理的および電気化学的に安定化されるため、ガス応答特性が安定化することがわかった。2) 一酸化炭素に対する応答発現機構についての検討:亜クロム酸亜鉛検知極に金粒子を添加することにより、一酸化炭素に対して高い感度を示すことを見出した。そこで、この一酸化炭素に対する応答発現機構について検討した。その結果、金粒子の添加により、一酸化炭素のアノーディク反応活性の増加および酸素のカソーディク反応活性の低下をもたらし、一酸化炭素に対する応答が発現することがわかった。3) パラジウム添加酸化チタン検知極の検討:パラジウムを添加した酸化チタンを検知極に用いた混成電位型センサを作製し、そのガス応答特性について評価したところ、作動温度500℃においてプロパンに対して選択的に応答した。また、パラジウム添加量によってプロパンを高選択的に検知できることがわかった。これは、パラジウム添加量によって検知極層中の気相触媒活性を制御できたためと考察した。

为了减少汽车废气中的空气污染物，非常需要高性能的固态电化学传感器，这些传感器可以选择性地感知各种废气组件。 In this study, we discovered materials that can detect high sensitivity and selectively detect hydrocarbons and carbon monoxides in solid electrochemical gas sensors using stabilized zirconia and various sole oxides, composite oxides, oxide mixtures, and precious metals, and conducted research into evaluation of response characteristics in model exhaust gases and elucidation of factors that exert specific gas detection, and achieved the following results this year. 1）研究稳定气体响应特征的机制：我们发现，通过将锌铬铁矿检测电极堆叠在厚的Yttria稳定的氧化锆膜上，可以改善混合电位传感器气体响应特性的长期稳定性。因此，我们研究了这种改善长期稳定性的机制。结果，发现形成了一个界面的形成，其中锌铬铁矿颗粒和Yttria稳定的氧化锆颗粒进入，导致界面在物理上和电化学上稳定，从而稳定了气体响应特性。 2）检查对一氧化碳反应的表达机理：我们发现，在锌铬铁矿检测极中添加金颗粒对一氧化碳表现出很高的敏感性。因此，研究了对一氧化碳反应的表达机理。结果，发现添加金颗粒会增加一氧化碳的阳极反应活性并降低氧气的阴极反应活性，从而导致对一氧化碳的反应。 3）研究钯添加的氧化钛的检测电极：在制造检测电极时，使用氧化钛和钯添加的氧化钛的杂化势传感器进行了研究，并评估了气体响应特性，并评估了气体响应特性，并评估了结果，并在500°C的操作温度下对丙烷进行了对丙烷的反应。还发现，可以通过添加的钯量可以高度选择地检测丙烷。这被认为是因为感应电极层中的气相催化活性可以由添加的钯量控制。

项目成果

H2の選択検知を目指した高温作動型ジルコニアセンサ

用于选择性检测 H2 的高温工作氧化锆传感器

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Fujio;et al;藤尾侑輝;Y.Fujio;藤尾侑輝;Y.Fujio;藤尾侑輝;山口まみ
• 通讯作者: 山口まみ

彫粒子径の異なるAuを添加したZnCr_2O_4を検知極に用いた混成電位型YSZセンサのCO応答特性

不同粒径掺杂Au ZnCr_2O_4作为传感电极的混合电位型YSZ传感器CO响应特性

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Fujio;et al;藤尾侑輝;Y.Fujio;藤尾侑輝;Y.Fujio;藤尾侑輝
• 通讯作者: 藤尾侑輝

Stabilization of sensing performance for mixed-potential-type zirconia-based hydrocarbon sensor

• DOI: 10.1016/j.talanta.2011.04.024
• 发表时间: 2011-07-15
• 期刊: TALANTA
• 影响因子: 6.1
• 作者: Fujio, Yuki;Plashnitsa, Vladimir V.;Miura, Norio
• 通讯作者: Miura, Norio

EFFECT OF GOLD PARTICLE SIZE ON SENSING PERFOEMANCE OF ZIRCONIA-BASED CO SENSOR

金颗粒尺寸对氧化锆基 CO 传感器传感性能的影响

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Fujio;et al;藤尾侑輝;Y.Fujio;藤尾侑輝;Y.Fujio
• 通讯作者: Y.Fujio

Development of High-performance Solid-state Electrochemical Gas Sensors with Multiple Applications in the Proposed Hydrogen Economy

开发在拟议的氢经济中具有多种应用的高性能固态电化学气体传感器

• 发表时间: 2012
• 作者: S.Tulasi Ram;山本衛;R.T.Tsunoda;S.V.Thampi;M. Breedon;J. Han;M. Yamaguchi;S. A. Anggraini;M. Breedon;T. Sato;M. Yamaguchi;S. A. Anggraini;T. Sato;Han JIN;M. Breedon;D. Teraoka;S. A. Anggraini;T. Sato;M. Breedon;S. A. Anggraini;T. Sato;Michael BREEDON;Norio MIURA
• 通讯作者: Norio MIURA