JPH076941B2 - Ｐｈセンサー - Google Patents
ＰｈセンサーInfo
- Publication number
- JPH076941B2 JPH076941B2 JP1003285A JP328589A JPH076941B2 JP H076941 B2 JPH076941 B2 JP H076941B2 JP 1003285 A JP1003285 A JP 1003285A JP 328589 A JP328589 A JP 328589A JP H076941 B2 JPH076941 B2 JP H076941B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive layer
- solid electrolyte
- ion conductive
- sensor
- layer
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、濃淡電池作用を利用したPHセンサーに関する
ものである。
ものである。
従来のこの種PHセンサーとしては、金属導体及びその素
地金属の酸化物膜で形成される電荷移動層上に、イット
リア安定化ジルコニア（以下「YSZ」という）からなる
イオン導電層を密着形成して、イオン導電層の両面間に
生じた電位差によりPHを測定しうるように構成したもの
が知られている。
地金属の酸化物膜で形成される電荷移動層上に、イット
リア安定化ジルコニア（以下「YSZ」という）からなる
イオン導電層を密着形成して、イオン導電層の両面間に
生じた電位差によりPHを測定しうるように構成したもの
が知られている。
しかしながら、かかる従来センサーは、低音域では極め
て精度が悪く、特に室温付近の温度域では到底使用でき
ないものである。このため、500℃以上の高温域でしか
実用されておらず、広範な温度域での使用が不可能なも
のである。これは、第４図に示す如く、YSZのイオン導
電率が500℃までの低温領域では極めて低く、したがっ
てイオン拡散速度が極めて遅くなるためであると考えら
れる。
て精度が悪く、特に室温付近の温度域では到底使用でき
ないものである。このため、500℃以上の高温域でしか
実用されておらず、広範な温度域での使用が不可能なも
のである。これは、第４図に示す如く、YSZのイオン導
電率が500℃までの低温領域では極めて低く、したがっ
てイオン拡散速度が極めて遅くなるためであると考えら
れる。
また、応答速度を向上させるためにはYSZ層を薄膜化す
ることが望ましいが、このようにすると、金属導体との
線膨張率差によるYSZ層が剥離し易くなり、耐久性が大
幅に低下する。したがって、YSZ層はこれを薄膜化でき
ず、どうしても応答性に劣るといった問題がある。
ることが望ましいが、このようにすると、金属導体との
線膨張率差によるYSZ層が剥離し易くなり、耐久性が大
幅に低下する。したがって、YSZ層はこれを薄膜化でき
ず、どうしても応答性に劣るといった問題がある。
本発明は、このような従来センサーにおける問題を解決
して、室温付近の低温から500℃以上の高温に至る広範
な温度域において好適に使用でき、且つ応答性及び耐久
性に優れたPHセンサーを提供することを目的とするもの
である。
して、室温付近の低温から500℃以上の高温に至る広範
な温度域において好適に使用でき、且つ応答性及び耐久
性に優れたPHセンサーを提供することを目的とするもの
である。
この課題を解決した本発明のPHセンサーは、金属導体及
びその素地金属の酸化物膜で形成される電荷移動層上
に、異種の固体電解質膜を積層してなるイオン導電層を
密着形成してあり、各固体電解質膜がBi2O3を主成分と
してなるものである。
びその素地金属の酸化物膜で形成される電荷移動層上
に、異種の固体電解質膜を積層してなるイオン導電層を
密着形成してあり、各固体電解質膜がBi2O3を主成分と
してなるものである。
具体的には、各固体電解質膜は、Bi2O3にSb2O3,CeO2,Te
O2,Ta2O5,Nb2O5,WO3,MnO2等の酸化物セラミックを一種
若しくは二種以上固溶させた固体電解質材で構成され
る。酸化物セラミックの固溶量は２〜10mol％としてお
くことが好ましい。イオン導電層は、CVD,スパッタリン
グ，イオンプレーティング等によって形成されるが、そ
の層厚さは0.01〜50μｍとしておくことが好ましい。イ
オン導電層を構成する固体電解質膜の積層数は、PH測定
条件等に応じて適宜に設定される。
O2,Ta2O5,Nb2O5,WO3,MnO2等の酸化物セラミックを一種
若しくは二種以上固溶させた固体電解質材で構成され
る。酸化物セラミックの固溶量は２〜10mol％としてお
くことが好ましい。イオン導電層は、CVD,スパッタリン
グ，イオンプレーティング等によって形成されるが、そ
の層厚さは0.01〜50μｍとしておくことが好ましい。イ
オン導電層を構成する固体電解質膜の積層数は、PH測定
条件等に応じて適宜に設定される。
Bi2O3を主成分としてなる固体電解質材、例えばSb2O3−
Bi2O3では、第３図に示す如く、室温から800℃に至る広
範な温度域で高いイオン導電率を有する。すなわち、室
温付近におけるイオン導電率でも、500〜600℃における
YSZのイオン導電率と略同一となっている。かかる特性
は、Bi2O3にSb2O3以外の前記酸化セラミックを固溶させ
た場合においても同様である。したがって、イオン導電
層をBi2O3を主成分としてなるもので構成することによ
って、500℃以上の高温域においては勿論、500℃以下の
低温域、特に室温程度の低温域においても、PHを精度良
く検出しうる。
Bi2O3では、第３図に示す如く、室温から800℃に至る広
範な温度域で高いイオン導電率を有する。すなわち、室
温付近におけるイオン導電率でも、500〜600℃における
YSZのイオン導電率と略同一となっている。かかる特性
は、Bi2O3にSb2O3以外の前記酸化セラミックを固溶させ
た場合においても同様である。したがって、イオン導電
層をBi2O3を主成分としてなるもので構成することによ
って、500℃以上の高温域においては勿論、500℃以下の
低温域、特に室温程度の低温域においても、PHを精度良
く検出しうる。
また、イオン導電層を異種の固体電解質膜で積層形成し
たから、熱膨張率勾配が生じてイオン導電層が素地金属
に充分になじむことになる。したがって、イオン導電層
の薄膜化及び剥離防止を共に図ることができ、応答性及
び耐久性を向上させうる。
たから、熱膨張率勾配が生じてイオン導電層が素地金属
に充分になじむことになる。したがって、イオン導電層
の薄膜化及び剥離防止を共に図ることができ、応答性及
び耐久性を向上させうる。
しかも、異種酸化物膜間で非化学量論的な多元酸化物、
つまり酸素欠陥の多い酸化物が生成されることから、イ
オン導電率の更なる向上が期待される。
つまり酸素欠陥の多い酸化物が生成されることから、イ
オン導電率の更なる向上が期待される。
以下、本発明の実施例を第１図及び第２図について説明
する。
する。
この実施例のPHセンサーあっては、第１図に示す如く、
銅線からなる基盤電極１の一端部分表面に、CVD,スパッ
タリング，イオンプレーティング等によって、イオン導
電層２が被覆形成されている。イオン導電層２の表面に
は、図示していないが、公知のものと同様にPt等からな
る測定側電極が接着されている。
銅線からなる基盤電極１の一端部分表面に、CVD,スパッ
タリング，イオンプレーティング等によって、イオン導
電層２が被覆形成されている。イオン導電層２の表面に
は、図示していないが、公知のものと同様にPt等からな
る測定側電極が接着されている。
イオン導電層２は、第２図に示す如く、２種の固体電解
質膜2a,2bを積層してなる。積層厚さは、0.01〜50μｍ
とされている。一方の固体電解質膜2aはSb2O3−Bi2O3か
らなり、他方の固体電解質膜2bはWO3−Bi2O3からなる。
Bi2O3に対するSb2O3及びWO3の固溶量は、夫々２〜10mol
％とされている。
質膜2a,2bを積層してなる。積層厚さは、0.01〜50μｍ
とされている。一方の固体電解質膜2aはSb2O3−Bi2O3か
らなり、他方の固体電解質膜2bはWO3−Bi2O3からなる。
Bi2O3に対するSb2O3及びWO3の固溶量は、夫々２〜10mol
％とされている。
基盤電極１とイオン導電層２との間には、電極素地金属
の酸化物Cu2Oによる酸化物膜1aが形成されており、この
酸化物膜1aと電極１の素地層とで電荷移動層１′が形成
されている。
の酸化物Cu2Oによる酸化物膜1aが形成されており、この
酸化物膜1aと電極１の素地層とで電荷移動層１′が形成
されている。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、Bi2O
3を主成分とする固体電解質膜を積層したから、イオン
導伝性が良好となると共に、高温状態と低温状態との繰
り返しにおけるイオン導伝性に関するヒステリスシスを
小さくし得て、両状態の繰り返しにおける耐久性，応答
性を高めることができる。したがって室温から500℃以
上の高温に至る広範囲の温度域においてPHを精度良く検
出することができ、しかも応答性及び耐久性に優れたPH
センサーを提供することができる。
3を主成分とする固体電解質膜を積層したから、イオン
導伝性が良好となると共に、高温状態と低温状態との繰
り返しにおけるイオン導伝性に関するヒステリスシスを
小さくし得て、両状態の繰り返しにおける耐久性，応答
性を高めることができる。したがって室温から500℃以
上の高温に至る広範囲の温度域においてPHを精度良く検
出することができ、しかも応答性及び耐久性に優れたPH
センサーを提供することができる。
第１図は本発明に係るPHセンサーの一実施例を示す要部
の断面図、第２図はその一部の拡大図、第３図はSb2O3
−Bi2O3におけるイオン導電率と温度との関係を示す特
性曲線図であり、第４図はYSZにおけるイオン導電率と
温度との関係を示す特性曲線図である。 １……電極基盤（金属導体）、１′……電荷移動層、1a
……酸化物膜、２……イオン導電層、2a,2b……固体電
解質膜。
の断面図、第２図はその一部の拡大図、第３図はSb2O3
−Bi2O3におけるイオン導電率と温度との関係を示す特
性曲線図であり、第４図はYSZにおけるイオン導電率と
温度との関係を示す特性曲線図である。 １……電極基盤（金属導体）、１′……電荷移動層、1a
……酸化物膜、２……イオン導電層、2a,2b……固体電
解質膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−154351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−77751（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−15067（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−40750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−99693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227727（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】金属導体及びその素地金属の酸化物膜で形
成される電荷移動層上に、異種の固体電解質膜を積層し
てなるイオン導電層を密着形成してあり、各固体電解質
膜がBi2O3を主成分としてなることを特徴とするPHセン
サー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1003285A JPH076941B2 (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | Ｐｈセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1003285A JPH076941B2 (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | Ｐｈセンサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02183151A JPH02183151A (ja) | 1990-07-17 |
| JPH076941B2 true JPH076941B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=11553132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1003285A Expired - Lifetime JPH076941B2 (ja) | 1989-01-10 | 1989-01-10 | Ｐｈセンサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076941B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114280125B (zh) * | 2021-11-17 | 2022-09-16 | 广东省科学院测试分析研究所(中国广州分析测试中心) | 一种基于氧化铋p-n型转变电位的光电化学柔性可穿戴汗液pH传感器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2757985B2 (de) * | 1977-12-24 | 1979-11-22 | Max-Planck-Institut Fuer Eisenforschung Gmbh, 4000 Duesseldorf | Verfahrem zum Herstellen einer elektrochemischen Tauchsonden-Meßzelle zum Bestimmen der Aktivität von in Metallschmelzen gelösten Elementen, insbesondere Sauerstoff |
| JPS5640750A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-17 | Yamazato Erekutoronaito Kk | Measuring element of oxygen concentration |
| US4264424A (en) * | 1979-10-12 | 1981-04-28 | General Electric Company | Hydrogen ion sensor having a membrane sheath of an oxygen ion conducting ceramic |
| JPS5815067A (ja) * | 1981-07-13 | 1983-01-28 | セントラル硝子株式会社 | 常温においてδ相を主体とするＢｉ↓２Ｏ↓３組成物特定用途とその製造法 |
-
1989
- 1989-01-10 JP JP1003285A patent/JPH076941B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02183151A (ja) | 1990-07-17 |
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