自動車排ガス制御用高温作動型NOxセンサの開発

开发用于汽车尾气控制的高温操作NOx传感器

基本信息

批准号：
08650981
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 Scientific Research (C)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、自動車エンジンからの排気ガス中に含まれるNOxを選択的に検知できる高性能な高温作動型NOxセンサの開発を目指して、固体電解質(安定化ジルコニア)と酸化物電極を組み合わせた新規な混成電位型センサについての検討を行い、以下のような結果を得た。まず、種々の金属酸化物を検知極とした平面型素子を作製し、NOxに対する感度を500℃において測定した。酸化物の種類によってNOx感度の大きさと変化の方向は異なるが、ほとんどの場合、NOよりもNO2感度の方が高い値を示した。また、最も高い感度はNO2に対してはCdO、NOではMn2O3を用いた場合に得られた。そこで、このような検知極材料の探索を単体酸化物から複合酸化物に拡大したところ、CdMn2O4が高温でも良好なNO感度を示すことを見出した。起電力は、NOx濃度の対数に比例し、NO2に対しては正、NOに対しては負の傾きを示した。この素子は、600℃および700℃においてもNOx濃度の対数に比例する応答を示した。またNOx感度は、CO,CO2,CH4およびH2Oによる影響をほとんど受けないことがわかった。本素子の起電力変化は、検知極側の電位変化を反映していると考えられる。この場合、NOとO2を含む被検ガス中では、酸素イオンを含む電気化学的な還元反応および酸化反応が同時に進行していると考えられる。一方、NO2とO2含む被検ガス中では、これらの反応とはそれぞれ逆の反応の進行が予想される。したがって、検知極の電位は、両電気化学反応が同時に進行することによる混成電位に基づいていると考えられる。このような応答機構を明確にするため、チューブ型素子を用いて空気中およびNOx雰囲気中での分極曲線を測定した。その結果、各NOx濃度での素子起電力値と分極曲線の交点によって求められる混成電位の値は、ほぼ一致することがわかった。したがって、提案した混成電位に基づく応答機構の妥当性が確認された。

在这项研究中，我们的目标是开发一种高性能、高温工作的氮氧化物传感器，可以选择性地检测汽车发动机废气中所含的氮氧化物。我们研究了混合电位型传感器，并获得了以下结果。首先，使用各种金属氧化物作为传感电极制造平面器件，并在 500°C 下测量它们对 NOx 的敏感性。 NOx敏感性变化的幅度和方向根据氧化物的类型而不同，但在大多数情况下，NO2敏感性表现出比NO更高的值。此外，当使用 CdO 检测 NO2 和使用 Mn2O3 检测 NO 时，可获得最高灵敏度。当我们将传感电极材料的搜索范围从单一氧化物扩大到复合氧化物时，我们发现CdMn2O4即使在高温下也表现出良好的NO敏感性。电动势与 NOx 浓度的对数成正比，NO2 呈正斜率，NO 呈负斜率。该装置还显示出与 600°C 和 700°C 时 NOx 浓度的对数成比例的响应。还发现NOx敏感性几乎不受CO、CO2、CH4和H2O的影响。认为该元件的电动势变化反映了检测电极侧的电位变化。在这种情况下，认为在含有NO和O 2 的测试气体中同时进行电化学还原反应和涉及氧离子的氧化反应。另一方面，在含有NO 2 和O 2 的测试气体中，预计将进行与这些反应相反的反应。因此，传感电极的电势被认为是基于同时进行的两个电化学反应产生的混合电势。为了阐明这种响应机制，我们使用管状装置测量了空气和氮氧化物气氛中的极化曲线。结果发现，由各NOx浓度下的元件电动势值与极化曲线的交点确定的混合电势的值几乎一致。因此，证实了所提出的混合电位响应机制的有效性。