水素選択性金属透過膜を用いた水素センシングデバイス

采用氢选择性金属渗透膜的氢传感装置

基本信息

批准号：
11135214
负责人：
山口周
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,金属中のプロチウムが他の成分に比較して高い拡散係数を有していることを利用し,高圧熱水中などの過酷な環境下で作動する水素センサーの開発を目的としている.センサーは約170℃以上で溶融塩電解質として作動する共晶組成のKOH-NaOH混合溶融塩を用い,Pdの薄膜を試料側電極とする電池を構成した.参照極には一端閉管のPdチューブ内に一定の水素分圧を有するAr+H_2混合ガスを流した可逆ガス電極を,測定極にはPd板を電極とする水素濃淡電池を構成し,水素濃淡電池型センサーならびに限界電流型センサーとしての基本的な作動特性について検討した.濃淡電池型センサーは200〜500℃の温度範囲で理論起電力を表すNernstの式に従うことが明らかになり,基本的には原理どおりに作動していることが確認された.ただし標準極側水素分圧を高く保つと,電解質に浸漬されていないPd電極チューブを介して水素の透過が生じ,理論起電力より負に偏倚することが明らかになった.より実用性の高いセンサーとするために固体標準極の利用を検討し,固体標準極としてPd/PdOを用い,一定水蒸気圧を有する雰囲気下におけるPdO+H_2=Pd+H_2Oの平衡を利用して標準極の水素分圧を一定に保つ参照極を用いたセンサ特性の測定を行った.限界電流型センサーについては,試料極側のPd板厚を1mmとしたセルにおいて水素を試料極側から取り去る方向に直流分極すると,広範囲の印加電圧にわたって限界電流が観察された.限界電流は試料極側の水素分圧の1/2乗に比例し,文献値の透過率から計算した理論限界電流とも良く一致した.ただし,電解電流にはステンレス筺体からのCrの腐食電流が含まれている可能性が明らかになったため,筐体内部にAuのスリーブを用いることにより,その影響を排除して精度の高い測定が可能であることがわかった.

在这项研究中，使用与其他组件相比，使用金属中的剖面具有更高的扩散系数，该氢传感器在苛刻的环境中运行，例如高压热水。混合盐在约170°C或更高的情况下用作熔融盐电解质，电池由使用PD的薄膜作为样品侧电极的电池组成。内部的氢压用作电极作为氢气阴影，并作为氢密度电池型传感器和极限电流类型传感器。电池型传感器遵循Nernst公式，该公式代表200至500°C内的理论电动力，并且基本上是在原理上运行的。不浸入电解质的电极管，它将比理论电动力是负面的，以便使用实用标准杆以成为更实用的传感器，使用PD/PDO作为稳固的标准策略，并使用PDO +H_2 = PD+H_2O在具有恒定蒸气压的大气中的平衡。 PD板在样品侧的厚度为1毫米，当DC时观察到极限的电压，限速电流与样品上的氢压氢分裂成正比。杆侧和根据文献价值的透射率计算出的理论极限，但是很明显，电解电流可以包含来自不锈钢壳体的Cr腐蚀电流效果。