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本研究は固体電解質を用いた電池によるSO_2ガスセンサ-の開発が目的であり、この電解質にβ"ーアルミナを使用する。本報では水分による劣化防止という観点から、このβ"ーアルミナ中のNa^+イオンを吸湿性の無い他の金属イオンで置換する。本報ではAg^+イオン、さらにCu^+イオンで再置換したCu^+ーAg^+ーβ"ーアルミナを新たな固体電解質として使用し、次の電池を構成して、この平衡起電力値よりガス中のSo_2濃度を決定した。
Pt、CuO、Cu_2O、CuO、CuSO_4/Cu^+ーAg^+ーβ"ーalumina/SO_2、SO_3、O_2、Pt
その結果、次のことがらが明らかにされた。
1)電気電導度測定から、本研究のCu^+ーAg^+ーβ"ーアルミナ固体電解質は、Ag^+イオン単独におけるAg^+ーβ"ーアルミナよりはいく分低下するものの、ジルコニア電解質よりかなり高い導電性を示した。又同時に行ったEPMA分析から、Ag^+イオンの置換は完全に行われるが、Cu^+イオン置換はAg置換電解質の表面付近にのみ分布するということが確認された。
2)本実験の測定温度領域(815〜906K)におけるSO_2の濃度依存性は非常に良好で、平衡起電力値との間には良い直線性と再現性を得た。右図に876Kにおけるこの関係を示すが、10030ppmSO_2、991ppmSO_2いずれの濃度からの分割においても良い再現性を得、80ppm程度の微量領域まで良い直線性を得ている。
3)このセンサ-の応答性については、高濃度側で約2分、低濃度側でも約5分と、前報におけるCu^+イオン単独置換の場合よりもはるかに短い、良い応答性を示した。
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