2019 Fiscal Year Annual Research Report
Bifunctional PM sensor for real-time monitoring of particulate matter
| Project/Area Number |
17K14834
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
長尾 征洋 名古屋大学, 環境学研究科, 講師 (40432223)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | PMセンサ / プロトン導電体 / 活性酸素 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究により、PM（微笑粒子状物質）をセンサ素子に供給すると同時に、電極間に電位を印加し水蒸気の電解により活性酸素を発生させることで、炭素成分が燃焼し二酸化炭素が生成することが分かっている。この反応により、本センサは電流信号を読み取ることで、PMを感知することができ、また電流値のPM濃度依存性を測定した結果により、その濃度に対する線形性も確認できた（センサ特性の確認）。また、PM成分（炭素）が電圧印加後には消失していたことから、電流を一定時間流すことによってセンサ素子上に堆積したPMの除去も可能であることが分かった（自己再生能の確認）。
このセンサの感度を上げるために、これまで用いていた白金触媒に添加物として第二成分を加えた。検討した金属酸化物の中では、酸化イリジウムが高い触媒活性を示した。具体的には、センサの感度が上昇し、センサ素子の抵抗の低減、電流値の増加が確認できた。酸化イリジウムは酸性条件下において比較的安定な酸化物であるとともに、水蒸気酸化反応に対して活性であるためであると考えられる。また、高プロトン導電性の電解質を第二成分として添加したところ、酸化イリジウムほどではないものの、高いセンサ信号が得られた。これは高プロトン導電性粒子の表面積が反応場として寄与したためであると考えられる。
以上のことから、PMに対して定量性のある信号を出し、自己浄化能を持ち合わせるセンサ素子を開発するには、電極組成の最適化（Pt触媒に加えて、第二成分の添加）が重要であることが分かった。
|
