2006 Fiscal Year Annual Research Report
その場計測が可能な硫黄及びSOxセンサー用固体電解質に関する研究
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16510072
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
中村 博昭 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料ラボ, 主席研究員 (60354164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞岩 幸治 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料ラボ, 主任研究員 (10343849)
中田 毅 芝浦工業大学, 工学部材料工学科, 教授 (40052815)
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| Keywords | 硫黄センサー / SOxセンサー / 固体電解質 / 電気伝導度 / イオン伝導 / 起電力 / 硫黄分圧 / イオン輸率 |
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| Research Abstract |
各種工業等における、硫黄除去過程の硫黄の濃度及び発生源近傍のSOxの濃度を瞬時に測定するために、硫黄化合物系の2種類のセンサー用固体電解質を合成して、電気的性質について検討した。
硫黄センサー用固体電解質として、各種の高純度硫化物を種々の製造方法によって焼結体を作成した。各種硫化物のイオン伝導性の探索では、CaSが完全なイオン伝導性を示したが、電気伝導度が小さすぎて固体電解質として使用することが出来ない。そこで、95CaS-5Na_2S系固溶体を加圧焼結によって作製した。固溶体の電気伝導度はCaSにNa_2Sを固溶したことによりCaSよりも2桁上昇させる事が出来た。これを固体電解質とした硫黄濃淡電池[Fe,FeS|95CaS-5Na_2S|Mn,MnS]を作製して、起電力の測定をした。その結果、起電力の測定値はネルンストの関係式の起電力値と一致したことから、95CaS-5Na_2Sのイオン輸率は1に近いと推察した。
SOxセンサー用の固体電解質として、Li_2O、Al_2O_3、B_2O_3の酸化物とLi_2SO_4の硫酸塩を用いて熔解した4元系ガラスと結晶質について検討した。ガラス質の試料は4元系の熔液を急速冷却によって作成し、結晶質の試料はガラス質を再結晶温度に加熱により得た。
固体電解質として、ガラス質試料と結晶化した試料について電気伝導特性を測定した結果、結晶質は高イオン伝導性を示した。4元系の結晶質中で最も高イオン伝導性を示した組成比は33.9Li_2O-33.9B_2O_3-29Li_2SO_4-3.2Al_2O_3であった。この組成比の結晶質を、SOxセンサー用の固体電解質として用いて、SO_2とO_2の組成比を変えた濃淡電池を作り起電力の測定を行った。濃淡電池の構造はPt,SO_2-O_2-SO_3|Li_2O-B_2O_3-Li_2SO_4-Al_2O_3|SO_2-O_2-SO_3,Ptであり、濃淡電池の起電力を測定値はネルンストの関係式の起電力値と一致した。この固体電解質のイオン輸率は1に近いと推察した。
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Research Products
(4 results)
