| 研究概要 |
本研究はプロトン導電体やフッ素イオン導重体の固体電解質を用いた全く新しいタイプの常温作動型ガスセンサーの開発を目指したものであり、本年度は、応答性、ガス選択性の向上など主としてセンサー性能の向上を中心に検討し、以下の結果を得た。
1.プロトン導電体ガスセンサー: 固体電解質としてアンチモン酸、検知極材料として白金、参照極材料として銀あるいは白金を用いた電位および電流検出型センサーが、空気中の微量の水素や一酸化炭素用センサーとして良好な作動をすることを認めた。電位検出型センサーでは、応答信号(起電力)が被検ガス濃度の対数に比例し、広範囲なガス濃度の検知に適しているのに対し、電流検出型センサーでは短絡電流値が被検ガス濃度に直接比例し、高感度検知が可能である。また本センサーは被検ガス中の水蒸気分圧を一定にしないとセンサー出力が安定しないという問題点があったが、両極を短絡した後固体電解質内部に発生する起電力を測定すれば、湿度の影響を受けない優れたセンサーになりうることを見出した。
2.フッ素イオン導電体ガスセンサー: 単結晶、多結晶圧粉体、薄膜のフッ化ランタンを固体電解質とした電位検出型酸素センサーを中心に検討し、検知極として白金、参照極としてSn/Sn【F_2】,Ag/AgFなどを用いることにより、室温においても比較的良好な酸素検出特性を示すことを認めた。また本センサー素子を水蒸気雰囲気中で加熱した後、室温で応答を繰返すことによって応答速度が著しく向上するという、センサー作動原理との関連からも、実用上からも興味深い知見を得た。さらにフッ化ランタンを用いる本センサーは、気相酸素のみならず、水中溶存酸素に対しても応答することを認め、これまで全く例のない全固体型溶存酸素センサーとなり得る可能性があることを見い出した。
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