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高濃度水素ガスセンサー 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P110002273
整理番号 S2009-0639-N0
掲載日 2011年4月11日
出願番号 特願2009-081001
公開番号 特開2010-230620
登録番号 特許第5201593号
出願日 平成21年3月30日(2009.3.30)
公開日 平成22年10月14日(2010.10.14)
登録日 平成25年2月22日(2013.2.22)
発明者
  • 原田 修治
  • 石塚 達也
  • 中村 恒夫
出願人
  • 国立大学法人 新潟大学
発明の名称 高濃度水素ガスセンサー 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要

【課題】 簡単な構成でありながら高濃度の水素ガスを検知することができる高濃度水素ガスセンサーを提供する。
【解決手段】 この水素センサーは、検出電極14及び基準電極16と、これらの電極と接触する電解質12とを備えている。検出電極14及び基準電極16として、標準状態において水素分子がこれら電極の表面で自発的に原子状水素に解離しないような素材を用いている。そして、例えば、ヒータ20により少なくとも検出電極14を標準状態より高い温度に維持することにより、検出電極14の表面で水素分子を活性化して解離させ、これによりこれら電極間に発生する起電力値に基づいて水素ガスを検出する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


今後の水素エネルギー利用社会において水素爆発の危険性を払拭し安全性が高く、利便性に優れた水素エネルギー利用システムの構築が望まれる。このような目的に用いられる水素ガスセンサーには、大気中に漏れた水素量を瞬時に高精度で検出でき、構造が単純で、信頼性が高いことが求められる。



このような水素ガスセンサーとして、特許文献1に示すような起電力型の水素ガスセンサーが開示されている。この水素ガスセンサーでは、検出電極として、常温において水素分子が電極の表面に達すると自発的に原子状水素に解離するような素材を用いており、基準電極として、常温において水素分子が電極の表面で自発的に解離しないような素材を用いている。



このような構成の水素ガスセンサーにおいて、検出電極に水素ガスが触れると水素濃度に依存して水素ガスが原子状に解離し、水素濃度に依存した電位を呈するようになる。一方、基準電極では解離が発生しないので、これらの電極間にガス濃度に対応する電位差が発生し、これを検出することで水素ガスセンサーとして機能する。

産業上の利用分野


本発明は、例えば、水素燃料電池の水素極側セルの水素濃度を検知することで,燃料電池の稼動状況や燃料効率を評価するのに利用可能な高濃度水素ガスセンサーに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
検出電極及び基準電極と、これらの電極と接触する電解質とを備え、
前記検出電極及び前記基準電極として、標準状態において水素分子がこれら電極の表面で自発的に原子状水素に解離しないような素材を用い、
前記検出電極として、標準状態より高い温度に維持することにより表面で水素分子を活性化して解離させるような素材を用い、
前記電極間に発生する起電力値に基づいて水素ガスを検出するために前記起電力を測定する起電力計を備えていることを特徴とする高濃度水素ガスセンサー。

【請求項2】
記検出電極及び前記基準電極として、H2(-)|50mol/m3H2SO4|物質試料(+)で構成したセルでの標準起電力値が0.8V未満の値を示す素材を用いることを特徴とする請求項1に記載の高濃度水素ガスセンサー。

【請求項3】
前記検出電極の表面で水素分子が原子状水素に解離するようになる温度が、前記基準電極の表面で水素分子が原子状水素に解離するようになる温度より低いものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高濃度水素ガスセンサー。

【請求項4】
前記検出電極の温度が前記基準電極の温度より高くなるようにすることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の高濃度水素ガスセンサー。

【請求項5】
絶縁性基板上に、前記電解質として、膜状の固体電解質が形成され、当該固体電解質上に前記検出電極及び前記基準電極が互いに離間して設けられ、これら検出電極及び基準電極は、配線を介して前記起電力計に接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の高濃度水素ガスセンサー。

【請求項6】
前記電解質として固体電解質を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の高濃度水素ガスセンサー。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009081001thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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