Exploration of Fast Proton Conductors and their Application to New Type Chemical Sensors

快质子导体的探索及其在新型化学传感器中的应用

基本信息

  • 批准号:
    63550610
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1988
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1988 至 1989
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Protonic conducting solid electrolytes (proton conductors) have a remarkable characteristic that only hydrogen ions (protons) can move through the solid material as electrical carriers. By using this property of proton conductors, these materials can be applied to new functional devices in place of conventional liquid electrolytes. Especially in the case of chemical sensors, the use of proton conductors can make it possible to develop new types of all-solid-state chemical sensors, such as cordless sensors, micro sensors, and intelligent sensors. In this study, we first conducted to explore excellent proton conductors with high ionic conductivity as well as high stability, and to clarify the conduction mechanism of proton conductors. Then, we tried to develop new type chemical sensors using proton conductors which can be operated at room temperature.The results obtained in this study are summarized as follows: (1) Among various inorganic ionexchangers examined, antimonic acid and antimo … More ny phosphate were found to have relatively high protonic conductivity and thermal- and chemical-stability. (2) The investigation of protonic conduction mechanism in antimonic acid clarified that the mechanism changed from a hopping-type to a Grotthus-type with an increase in the amounts of adsorbed water. (3) A four-probe type sensor element in which two silver probes were embedded was newly designed. The sensor signal (internal potential difference between two probes) was found to be not only insensitive to humidity but also proportional to hydrogen concentration in air. (4) In order to improve gas selectivity to CO in air of the proton conductor sensor, the use of oxide electrodes, such as WO_3 and SnO_2 in place of Pt electrode, was found to be very effective. (5) The amperometric proton conductor sensors using Nafion membrane and antimonic-acid thick-film could detect both gaseous oxygen and dissolved oxygen in water. These sensors would be applied to transducers of biosensors. (6) The sensor elements using antimonic-acid thick-film fabricated by means of screen-printing method or spin-coating method showed excellent sensing characteristics to H_2 in air at room temperature. Such a thick-film type sensor would be compatible to miniaturization as well as simplification. Less
质子导电固体电解质(质子导体)具有显着的特征,即只有氢离子(质子)才能作为电载体移动固体物质。通过使用质子导体的这种特性,可以将这些材料用于新的功能设备,以代替常规液体电解质。尤其是在化学传感器的情况下,质子导体的使用可以使得开发新型的全稳态化学传感器,例如无绳传感器,微传感器和智能传感器。在这项研究中,我们首先进行了探索具有高离子电导率和高稳定性的优质质子导体,并阐明了质子导体的传导机制。然后,我们尝试使用可以在室温下操作的质子导体来开发新型化学传感器。本研究中获得的结果总结如下:(1)在所检查的各种无机离子交换剂中,发现抗氨基酸和抗杀菌剂,抗杀菌剂……更多的NYY磷酸盐具有相对较高的蛋白型电导率和热 - 热和化学稳定性。 (2)蛋白酸中质子传导机制的投资澄清说,该机制从跳跃型变为grotthus型,随着吸附水的量增加。 (3)新设计的四个探针类型传感器元件,其中两个银探针被嵌入。发现传感器信号(两个问题之间的内部电势差)不仅对湿度不敏感,而且与空气中的氢浓度成正比。 (4)为了提高质子导体传感器空气中CO的气体选择性,发现使用氧化物电极(例如WO_3和SNO_2)代替PT电极,非常有效。 (5)使用Nafion膜和抗酸性厚膜的安培质子导体传感器这些传感器将应用于生物传感器的传感器。 (6)使用屏幕打印方法或自旋涂层方法制造的使用抗酸性厚膜的传感器元素显示出在室温下对空气中H_2的出色敏感性特征。这样的厚膜型传感器将与微型化以及简化兼容。较少的

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
N.Miura: "「Sensing Characteristics and Working Mechanism of Four-Probe Type Solid-State Hydrogen Sensor Using Proton Conductor」" Journal of Electrochemical Society. 136. 1216-1219 (1989)
N.Miura:“‘使用质子导体的四探针式固态氢传感器的传感特性和工作机制’”电化学学会杂志136。1216-1219(1989)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N. Miura.: Chemical Sensor Technology. 1. 123-139 (1988)
N. Miura.:化学传感器技术。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N. Miura.: Solid State Ionics. 27. 175-179 (1988)
N. Miura.:固态离子学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Miura: "「Use of Oxide Electrodes for Proton-Conductor Gas Sensor」" Solid State Ionics.
N.Miura:“质子导体气体传感器中氧化物电极的使用”固态离子学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N. Miura: "Development of a Solid-State Gas Sensor Using Proton Conductor Operative at Room Temperature" Chemical Sensor Technology Vol.1, 123-139 (1988).
N. Miura:“在室温下使用质子导体开发固态气体传感器”化学传感器技术第 1 卷,123-139 (1988)。
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