排ガス監視用高性能マルチアレイ車載センタの開発

高性能多阵列尾气监测车载中心的开发

• 批准号: 07F07071
• 负责人: 三浦 則雄
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07071/
• 关键词: イオン導電体; 安定化ジルコニア; NOxセンサ; NH_3センサ; トータル炭化水素; 混成電位; 車載センサ; 排ガスセンサ; 車載センサング

自動車排ガス中の大気汚染物質を低減させるために、自動車排ガス処理システムを制御および監視できるセンサが望まれている。本研究では、検知極材料の探索およびその構造を検討することにより、自動車排ガス中の窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)およびアンモニア(NH_3)を高感度かつ選択的に検知できる検知極を見出し、これらのガスを同時検出可能な車載用YSZ系マルチアレイセンサの研究を進め、本年度は以下のような成果を得た。1)NH_3センサの応答特性:新たに見出したNiO/Au系積層型検知極素子の応答特性を調べたところ、20〜100ppmの濃度範囲でNH_3を高感度、高選択的に検知できることがわかった。また、NH_3感度は共存する水蒸気の影響をほとんど受けず、作動させた約2ヶ月間安定であることがわかった。2)Ni-Co系検知極の検討:高温でNO_2を検知できることを見出しているNiO検知極のさらなる特性改善を目指して検討した。その結果、Ni_<1-x>Co_xO固溶体検知極が800℃において、固溶体組成によってNO_2を高感度または高選択的に検知できることがわかった。これは、気相触媒活性や電気化学反応活性を制御できたためであると考えられる。3)トータルHC濃度の測定:Zn系酸化物を検知極に用いたセンサ素子を作製し、そのガス応答特性について評価したところ、ZnCr_2O_4検知極が作動温度550℃においてHCに対して選択的に応答した。この時、ガス感度は共存するCO_2、水蒸気および酸素の各濃度変化にほとんど影響されずに安定に作動した。また、種々のHCに対する感度は炭素数に比例し、数種類のHCを混合したガスに対する感度がトータルHC濃度に比例した。さらに、検知極にYSZ厚膜層を付加して積層構造とすることで、応答特性が大幅に改善されることがわかった。

为了减少车辆废气中的空气污染物，需要能够控制和监测车辆废气处理系统的传感器。在本研究中，我们将通过寻找传感电极材料并检查其结构，开发一种能够高灵敏度、选择性地检测汽车尾气中氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）和氨（NH_3）的传感电极。发现了这些气体，并正在研究一种基于 YSZ 的车载多阵列传感器，该传感器可以同时检测这些气体。今年，我们获得了以下结果。 1）NH_3传感器的响应特性：我们研究了新发现的NiO/Au基堆叠传感电极元件的响应特性，发现它可以在20至100 ppm的浓度范围内高灵敏度和高选择性地检测NH_3。还发现NH_3敏感性几乎不受共存水蒸气的影响，术后2个月左右保持稳定。 2）Ni-Co基检测电极的研究：我们研究了NiO检测电极，该电极已被发现能够在高温下检测NO_2，目的是进一步改善其特性。结果发现，Ni_<1-x>Co_xO固溶体传感电极可以根据固溶体成分在800℃下高灵敏度或高选择性地检测NO_2。这被认为是由于控制气相催化剂活性和电化学反应活性的能力。 3）总HC浓度的测量：我们使用Zn基氧化物作为传感电极制作了传感器元件，并评估了其气体响应特性，发现ZnCr_2O_4传感电极在550℃的工作温度下对HC有选择性响应。 。此时，气体灵敏度稳定运行，几乎不受共存CO_2、水蒸气和氧气浓度变化的影响。此外，对各种HC的敏感性与碳原子数成正比，对含有多种HC的气体的敏感性与总HC浓度成正比。此外，还发现通过在传感电极上添加YSZ厚膜层以形成层压结构，响应特性得到显着改善。

项目成果

Zirconia-based Sensor Using ZnCr_2O_4 Sensing-electrode for Measurement of Total Concentration of Various Hydrocarbons

采用ZnCr_2O_4传感电极的氧化锆传感器测量各种碳氢化合物的总浓度

• 发表时间: 2008
• 期刊: Electrochem. Solid-State Lett. 11(10)
• 作者: T. Ueda;P. Elumalai;V. V. Plashnitsa;N. Miura;Yasuhiro Saito;Shintaro Ida;P. Elumalai;N. Miura;Shu Yin;Y. Fujio
• 通讯作者: Y. Fujio

Sensing Characteristics of Potentiometric Hydrocarbon Sensor Based on Stabilized Zirconia and Oxide Sensing-Electrode

基于稳定氧化锆和氧化物传感电极的电位式碳氢化合物传感器的传感特性

• 发表时间: 2008
• 作者: V. V. Plashnitsa;P. Elumalai;Y. Fujio;N. Miura;V.V. Plashnitsa;P. Elumalai;藤尾侑輝;Y. Fujio
• 通讯作者: Y. Fujio

Ammonia Sensing Characteristics of YSZ-Based Mixed-Potential-Type Sensor Using NiO/Au Sensing-Electrode

使用 NiO/Au 传感电极的 YSZ 混合电位型传感器的氨传感特性

• 发表时间: 2008
• 作者: V. V. Plashnitsa;P. Elumalai;Y. Fujio;N. Miura;V.V. Plashnitsa;P. Elumalai
• 通讯作者: P. Elumalai

Zn系酸化物検知極を用いた混成電位型ジルコニアセンサの炭化水素検知特性

使用锌基氧化物检测电极的混合电位型氧化锆传感器的碳氢化合物检测特性

• 发表时间: 2008
• 作者: V. V. Plashnitsa;P. Elumalai;Y. Fujio;N. Miura;V.V. Plashnitsa;P. Elumalai;藤尾侑輝
• 通讯作者: 藤尾侑輝

Improvement in Sensing Performances of Amperometric YSZ-based Hydrocarbon Sensor

基于 YSZ 的电流型碳氢化合物传感器传感性能的改进

• 发表时间: 2007
• 作者: T.;Ueda
• 通讯作者: Ueda