1989 Fiscal Year Annual Research Report
イオン交換膜・電極複合体を用いた酸素センサ-の開発
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62850144
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
小久見 善八 京都大学, 工学部, 助教授 (60110764)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金村 聖志 京都大学, 工学部, 助手 (30169552)
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| Keywords | センサ- / 酸素 / SPE / 溶存酸素 / プラズマ / 酸素透過膜 |
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| Research Abstract |
前年度までの研究成果に基づき、ナフィオンとポリエチレン薄膜を用いて検出電極、透過膜、電界質一体化センサ-を作製した。このセンサ-の性能に対する環境の影響を調べた。その結果、室温付近では2、000時間を越す安定性があることが判った。しかし、高温の条件で作動させるとポリエチレンの溶融温度より低い70℃以下で十分な性能を得られなかった。電位ステップ法によってセンサ-の応答時間を調べた。その結果、ボイド、クラックやピンホ-ルなどの透過膜欠陥が応答速度を低下させていることが判った。酸素透過膜の上にグルコ-スオキシダ-ゼを乗せてグルコ-スセンサ-とすることを目指したが、酸素の固定のためのポリマ-に適当なものが得られなかった。透過膜との密着性も含めて、固定化するためのポリマ-を開発する必要がある。
ナフィオン粒子を外径1〜1.3mmのガラス管中に固定し、これに検出電極と透過膜を結合させて微小酸素センサ-を作製することができた。このセンサ-は前年度までに開発したセンサ-と同様に、酸素濃度に比例する電流応答を示した。
さらに小型の酸素センサ-の作製を目指してナフィオンに代わるイオン伝導性の薄膜をプラズマ重合法によって作製することを目指した。その結果、カルボキシル基を持った均一な薄膜を作製することができた。この膜の導電率は低いが、今後条件を選ぶことによってイオン伝導性の高い膜を得る可能性を見出した。
一方、電解質として使用するナフィオンはその選択透過性が低く、また、多価イオンを取り込み易い。センサ-の使用環境から多価イオンを取り込むとイオン伝導性の低下をきたし、センサ-の寿命を低下させる。そこで、プラズマプロセスによりナフィオンの表面改質を行い、一価イオンの選択透過性を上げることができた。
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[Publications] 小久見善八: "Preparation and Characterization of Ultra-Thin Films Having Fixed Sulfonic Acid Groups with Only One Mobile Species" Jounal of Electrochemical Society,. 137. 29-34 (1990)
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[Publications] 小久見善八: "Preparation and Characterization of Solid Polymer Electrlte Having Fixed Carboxylic Acid Groups with Single Mobile Species" Solid State Ionics. (1990)
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[Publications] 小久見善八: "Modification of Ion Exchange Membrane Surface by Plasma Process Part 1.H^+ Ion Perm-Selective Membrane from Nafion." Jounal of Electrochmical Society. 137. (1990)
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[Publications] 小久見善八: "Modification of Ion Exchange Membrane Surface by Plasma Process Part 2.Mono-valent Cation Perm-Selective Membrane from Nafion" Jounal of Membrane Science.
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[Publications] 小久見善八: "An Oxygen Sensors Composed of Tightly Stacked Membrane/Electrode/Electrolyte" Chemistry Letters.
