塩化バリウム系固体電解質を用いた塩素ガスセンサの実用化

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555264
• Research Institution: Niihama National College of Technology
• Principal Investigator: 杉本 榮佑 新居浜工業高等専門学校, 工業化学科, 教授 (10044091)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡島 靖弘 住友金属鉱山, 研究所長 ; 森 芳秋 住友金属鉱山, 研究員 ; 尾西 康次 新居浜工業高等専門学校, 電機工学科, 助教授 (30214175) ; 青野 宏通 新居浜工業高等専門学校, 工業化学科, 助手 (00184052)
• Keywords: ガスセンサ / 固体電解質 / 塩素 / 塩化バリウム

Research Abstract

申請者らはこれまでに、塩化物イオン伝導体である塩化バリウム系固体電解質(0.97BaCl_2‐0.03KCl)を用いた塩素ガスセンサを開発している。本研究の目的は特に10ppm以下の低塩素ガス濃度域での応答を向上させ現場への応用を可能にすることにある。
平成6年度は、特に低濃度域での応答を改善するために以下のことを行った。
1.ガス分割器とガスラインの改良
これまでは所定のガス濃度を得るために電磁弁を用いたステンレス製の分割器を用いていたが、ステンレスの内壁の面積が大きいため室温の高い日は塩素ガスと反応し、特に低濃度域の濃度が変化してしまうことがわかった。そこで、ガスと金属面がほとんど接触しない流量計を購入し、ガスラインをできるだけ短くして塩素ガスとの反応や吸着を防いだ。
2.電極の粒径による影響
測定極として用いるRuO_2について、様々な粒径のものを用いて応答を比較した。
3.センサ作動温度の影響
これまで350℃のみしか測定を行っていないが、200〜400℃の範囲で変化させて応答を比較した。
ガス分割器とガスラインの改良により、気温の高い日にガス濃度が変化するということはなくなり、0.5ppmまで信用できる塩素ガス濃度を作ることができるようになった。
センサ応答を比較すると粒径のきわめて小さいペーストを用いるよりも粒径のやや大きい粉末を用いるほうが応答速度が速くなり、またセンサの作動温度は300℃が最も適していることが明らかになった。その結果、1ppmまでの低濃度まで理論起電力と測定値が一致した。しかし、現場への応用は0.1ppmまでの低濃度域での応答が必要であり、この濃度をどのようにして作り出すかが今後の課題である。