| 研究課題/領域番号 |
07555576
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
工業物理化学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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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)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1997
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| 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 |
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| 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。
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