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NOxおよびCO_2の動態計測用ガスセンサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 07555576
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 工業物理化学
研究機関九州大学

研究代表者

山添 のぼる  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40037817)

研究分担者 二田 穂積  矢崎計器(株)ガス機器開発室, 部長
酒井 剛  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (40284567)
島ノ江 憲剛  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10274531)
三浦 則雄  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (70128099)
玉置 純  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10207227)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1997年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1996年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
キーワード半導体ガスセンサ / 固体電解質ガスセンサ / 動態計測 / 窒素酸化物 / 二酸化炭素 / 補助相 / 界面構造 / ナトリウムイオン導電体 / 半導体センサ / 酸素イオン導電体 / 三酸化タングステン
研究概要

1.動態計測 安定化ジルコニア(YSZ)とLi_2CO_3補助相を組み合わせた素子、およびナトリウムイオン導電体であるNASICONとLi_2CO_3+CaCO_3補助相を組み合わせた素子を用いてCO_2の動態計測を行い、暖房・換気ならびに学校の授業時の増減をモニタリングできることを明らかにした。またNASICONにガス拡散層を兼ねた金検知電極と亜硝酸ナトリウム/金電極からなる対極を接合させた限界電流式NO_2センサは、暖房および換気時のppbレベルの増減を精度良く検出できることがわかった。これらのセンサは市販の赤外線式CO_2濃度計および化学発光式NOx計と同期した動きを示しており、小型固体型センサによる動態計測の初めての例となった。
2.固体電解質/補助相界面の構造 Li_2CO_3/YSZセンサでは、界面にLi_2ZrO_3が形成されると考えられ、この界面相とCO_2の反応により起電力が得られると推定される。またLi_2CO_3+BaCO_3(またはCaCO_3)/NASICONセンサでは、界面のNASICON側にBaZrO_3(またはCaZrO_3)相が形成され、その相の厚みがそれぞれの炭酸塩混合比に密接に関係することが明らかとなった。これらの相の形成が作動温度と関係していると考えられる。
3.実用センサの設計 実用センサのためには素子の小型化が必要であり、そのためには参照ガスを必要としない非分離型素子でなければならない。Li_2CO_3/YSZセンサでは、同一平面上にLi_2CO_3検知極とPt参照極を設置することができ、素子の小型化が可能であった。Li_2CO_3+CaCO_3/NASICONセンサでは、参照極を無機材料で被覆することにより長期間の安定性が確保できた。また限界電流式NO_2センサでも、非分離型素子が可能であった。

報告書

(4件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] N.Miura: "Solid-State Potentiometric CO_2 Sensors Using Anion Conductor and Metal Carbonate" Sensors and Actuators B. 24-25. 260-265 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura: "Sensing Properties and Mechanism of Planar Carbon Dioxide Sensor Using Magnesia-Stabilized Zirconia and Lithium Carbonate Auxiliary Phase" J.Mater.Chem.5(9). 1391-1394 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura: "Recent Evolution of Solid Electrolyte Gas Sensors" Chemical Sensors. 12. 119-127 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Prospect and problem of solid electrolyte-based oxygenic gas sensors" Solid State Ionics. 86-88. 987-993 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Gas sensing interfaces of solid electrolyte based carbon dioxide sensors attached with metal carbonate" Sensors & Actuators B. 34. 361-366 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura: "Solid-state amperometric NO_2 sensor using a sodium ion conductor" Sensors & Actuators B. 35-36. 124-129 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura: "Comapact amperometric solid-electrolyte sensor for detection of NO_2 in ppb range" Proc.Transducers ′97. 951-954 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Lu: "High-temperature sensors for NO and NO_2 based on stabolized zirconia and spinel-type oxide electrodes" J.Mater.Chem.7(8). 1445-1449 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Futata: "Development of Carbon Dioxide Sensor Using Solid Electrolyte" T.EEE Japan. 118-E. 72-75 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, Y.Yan, S.Sato, S,Nonaka, Y,Shimizu, and N.Yamazoe: "Solid-state potentiometric CO_2 sensors using anion conductor and metal carbonate" Sensors & Actuators B. 24-25. 260-265 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, Y.Yan, S,Nonaka, and N.Yamazoe: "Sensing properties and mechanism of a planar carbon dioxide sensor using magnesia-stabilized zirconia and lithium carbonate auxiliary phase" J.Mater.chem.5(9). 1391-1394 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, N.Yamazoe: "Recent Evolution of Solid Electrolyte Gas Sensors" Chemical Sensors. 12. 119-127 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yamazoe, and N.Miura: "Prospect and problem of solid electrolyte-based oxygenic gas sensors" Solid State Ionics. 86-88. 987-993 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yamazoe, S.Hosohara, T.Fukuda, K,Isono, and N.Miura: "Gas sensing interfaces of solid electrolyte based carbon dioxide sensors attached with metal carbonate" Sensors & Actuators B. 34. 361-366 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, M,Iio, G,Lu, and N.Yamazoe: "Solid-state amperometric NO_2 sensor using a sodium ion conductor" Sensors & Actuators B. 35,36. 124-129 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, M.Ono, K.Shimanoe, and N.Yamazoe: "Comapact amperometric solid-electrolyte sensor for detection of NO_2 in ppb range" Proc.Transducers'97. 951-954 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Lu, N.Miura, and N.Yamazoe: "High-temperature sensors for NO and NO_2 based on stabolized zirconia and spinel-type oxide electrodes" J.Mater.Chem.7(8). 1445-1449 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Futata: "Development of Carbon Dioxide Sensor Using Solid Electrolyte" T.EEE Japan. 118-E. 72-75 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Lu: "High Temperature Sensors for NO and NO_2 Based on Stabilized Zirconia and Spinel-type Oxide Electrodes" J.of Materials Chem.7(8). 1445-1449 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Compact Amperometric Solid-Electrolyte Sensor for Detection of NO_2 in ppb Range" Transducers'97. 16-19 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kawate: "Interfacial Structure of CO_2 Sensing Devices Using Li_2CO_3-BaCO_3/NASICON Junction" Chem.Sens. 13 Suppl.B. 97-100 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 山添 〓: "環境ガスセンサ研究の最近の動向" 電気学会論文誌E. 188-E. 60-63 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 二田 穂積: "固体電解質を用いたCO_2センサの開発" 電気学会論文誌E. 188-E. 72-75 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 山添 〓: "化学センサ" ニューセラミックス. 12. 1-5 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Solid-State Amperometric NO_2 Sensor Using a Sodium Ion Conductor." Sensors and Actuators B. 35-36. 124-129 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Mixed Potential Type NO_X Sensor Based on Stabilized Zirconia and Oxide Electorde." J.Electrochem.Soc.143/2. L33-L35 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Stabilized Zirconia-Based Sensor Using Oxcide Elecreode for Detection of NO_X in High-Temperature Conbustion-Exhausts." Solid State Ionics. 86-88. 1069-1073 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Sodiuem Ion Conductor Based Sensor Attached with NaNO_2 for Amperrometric Detection of NO_X." J.Electrochem.Soc.143/10. L241-L243 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Prospect and Problem of Solid Electrolyte-Based Oxygenic Gas Sensors" Solid State Ionics. 86-88. L154-L155 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Gas Seinsing Interfaces of Solid Electrolyte Based Carbon Dioxide Sensors Attached with Metal Carbonate." Sensors and Actuators B. 34. 987-993 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 三浦 則雄: "窒素酸化物検知用固体センサの開発" センサ・アクチュエータ/ウィーク'95. 22-30 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Electrochemical CO_2 Sensor Based on Stabilized Zirconia" '95 Asian Conference on Electrochemistry. 168-169 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Gas Sensing Interfaces of Solid Electrolyte Based Carbon Dioxide Sensors Attached with Metal Carbonat" Digest of Tech.Papers for Transducers'95 Eurosensors IX. 841-844 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Development of Gas Sensors for Environmental Protection" IEEE Transactions on Components,Packaging,and Manufacturing. 18. 252-256 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] J.Tamaki: "Sensing Characteristics of Semiconductor Barium Carbonate Sensor to Nitrogen Oxides at Elevated Temperature" Proc.of 2nd East Asia Conf.on Chemical Sensors. 81-84 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Sensing Properties and Mechanism of a Planar Carbon Dioxide Sensor Using Magnesia-Stabilized Zirconia and Lithium Carbonate Auxiliary Phase" J.Mater.Chem.5. 1391-1394 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2017-10-11  

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