新規固体電解質を用いた低温作動型酸素センサの開発

采用新型固体电解质的低温工作氧传感器的开发

• 批准号: 08750960
• 负责人: 石原 達巳
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Oita 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750960/
• 关键词: 新規固体電解質; LaGaO_3; 酸素センサ; 低温作動

現在、排ガス中の酸素濃度のモニターのためにはY_2O_3安定化ZrO_2(YSZ)を用いた起電力式の酸素センサーが使われているが、その作動のためには600℃以上の高温が必要である。そこで、YSZより優れた酸素イオン伝導度を有する新規な固体電解質が開発できると低温でも動作する酸素センサが開発できる可能性がある。そこで、本研究ではLaGaO3という高酸素イオン伝導度を有する新規な固体電解質を用いて低温でも作動可能な酸素センサの開発を行った。Ptを電極とし、電解質としてLa_<1-X>Sr_XGa_<0.8>Mg_<0.2>O_3を用いたセンサで最も低温まで、酸素分圧に依存した起電力を示すX値を検証したところ、X=0.1,0.2が最も低温まで酸素分圧に依存した起電力を与えることがわかった。そこで、電極材料の影響を検討したところ、最低作動温度はPt>LaCoO_3>SmCoO_3>Agの順に低下することがわかった。そこで、低温作動型酸素センサとしてはAg電極が最も適することがわかった。このAgを電極とするセンサでは、酸素分圧に依存した起電力が300℃まで得られた。また、300℃での応答特性は約10分と長くなった。これに対し、LaサイトへのNdの添加は応答特性の向上に有効であった。Agを電極とし、(La_<0.9>Nd_<0.1>)_<0.9>Sr_<0.1>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3の組成の酸化物を電解質としたセンサでは400℃まで、酸素分圧に依存した起電力が得られ、また、400℃での応答時間は1分以内であり、ほぼ同じ時間で元のレベルまで回復した。このセンサでは広い酸素分圧でほぼネルンスト式に従う起電力が得られるので、低温作動型のセンサとして期待された。また、この電解質の安定性については検討した。直流法で求めた伝導度は検討した60時間以内ではH_2,O_2,CO_2気流中ともに伝導度はほとんど変化せず、極めて安定であることがわかった。また、H2Oの影響についても検討したが、H_2Oの共存は起電力にほとんど影響を及ぼさないので、選択性も十分高いことがわかった。以上よりNdを添加したLaGaO_3を電解質とし、Agを電極とする酸素センサは低温作動型酸素センサとして優れた性能があることが明らかになった。

Now, the acid concentration in the exhaust gas is reduced to Y_2O_3 stabilized ZrO_2(YSZ), and the acid concentration in the exhaust gas is reduced to Y_2O_3 stabilized ZrO_2. There is a possibility that solid electrolytes will develop at low temperatures and that they will function at low temperatures. In this study, LaGaO3 was used as a solid electrolyte for the development of high conductivity and low temperature activation. Pt electrode, electrolyte, La_<1-X>Sr_XGa_<0.8>Mg_<0.2>O_3, etc. are used to determine the lowest temperature, acid partial pressure, and starting power. X= 0.1, 0.2, etc. are used to determine the lowest temperature, acid partial pressure, and starting power. The lowest operating temperature is Pt&gt;LaCoO_3&gt;SmCoO_3&gt;Ag. For example, the low temperature active acid is the most suitable for Ag electrode. The Ag electrode temperature is about 300℃, depending on the voltage of the Ag electrode. At 300℃, the temperature response characteristics are about 10 minutes long. In addition to the above characteristics, Ag electrode,(La_<0.9>Nd_<0.1>)_<0.9>Sr_<0.1>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3, acid composition, electrolyte, temperature, acid component, voltage dependence, power generation, response time, time within 1 minute at 400℃, recovery time. This is the first time that the temperature has changed. The stability of the electrolyte is discussed. Direct current method is used to calculate the conductivity within 60 hours. The conductivity of H_2, O_2 and CO_2 is calculated within 60 hours. The conductivity of H_2, O_2 and CO_2 is calculated within 60 hours. H_2O co-exists with other elements, such as H_2O, H_2O, H_ Nd is added to LaGaO_3 and Ag is added to the electrolyte.

项目成果

T.Ishihara et al.: "Potentiometric Oxygen Sensor Operatable in Low Temperature by Aplying LaGaO_3-based Oxide for Electrolyte" J.Electrochem.Soc.(in press). (1997)

T.Ishihara 等人：“通过应用基于 LaGaO_3 的氧化物作为电解质可在低温下操作的电位氧传感器”J.Electrochem.Soc.（印刷中）。

T.Ishihara et al.: "Application of LaGaO_3-based Oxide for the Electrolyte of Oxygen Sensor Operating in the Decreased Temperature Range" Japanese Sensor News Letter. (in press). (1997)

T.Ishihara 等人：“LaGaO_3 基氧化物在降低温度范围内工作的氧传感器电解质中的应用”日本传感器新闻通讯。