气体传感器元件及气体传感器制造技术

气体传感器元件(10)具有：固体电解质体(20)，具有氧离子传导性；设置于固体电解质体(20)的一面的第1电极膜(31)；设置于固体电解质体(20)的另一面的第2电极膜(32)。第1电极膜(31)及第2电极膜(32)中的至少一方的电极膜包含贵金属粒子(33)、具有氧离子传导性的固体电解质粒子(34)、及气孔(35)，电极膜内的静电电容为80μF以下。气体传感器(1)具有气体传感器元件(10)。

Gas sensor element and gas sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器元件及气体传感器关联申请的相互参照本申请基于2017年7月7日申请的日本申请第2017－133907号，这里援引其记载内容。
本专利技术涉及气体传感器元件及气体传感器。
技术介绍
以往，作为在内燃机的排气管中配置的气体传感器，例如已知有具有如下气体传感器元件的气体传感器，该气体传感器元件具有：固体电解质体，具有氧离子传导性；测定电极膜，设置于固体电解质体的一面，暴露于测定气体中；以及基准电极膜，设置于固体电解质体的另一面，暴露于基准气体中。气体传感器元件的电极膜通常包含Pt等贵金属粒子、具有氧离子传导性的固体电解质粒子、以及气孔。另外，在现有的专利文献1中公开了如下技术：为了提高气体传感器的响应性，使气体传感器元件中的固体电解质体的晶粒之间的晶界静电电容为150μF以下。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017－72581号公报但是，专利文献1并不是通过谋求电极膜侧的改进而使气体切换时的气体传感器的响应性提高。因此，气体传感器的响应性的提高还有改进的余地。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能够使气体切换时的气体传感器的响应性提高的气体传感器元件、气体传感器。本专利技术的一个形态为气体传感器元件，具有：具有氧离子传导性的固体电解质体、设置于上述固体电解质体的一面的第1电极膜、及设置于上述固体电解质体的另一面的第2电极膜，上述第1电极膜及上述第2电极膜中的至少一方的电极膜包含贵金属粒子、具有氧离子传导性的固体电解质粒子、及气孔，上述电极膜内的静电电容为80μF以下。本专利技术的另一形态为具有上述气体传感器元件的气体传感器。上述气体传感器元件，第1电极膜及第2电极膜中的至少一方的电极膜包含贵金属粒子、具有氧离子传导性的固体电解质粒子、及气孔，电极膜内的静电电容为80μF以下。因此，上述气体传感器元件能够使气体切换时的气体传感器的响应性提高。这被推定为基于以下的理由。考虑如下气体反应模型：在第1电极膜侧发生O2+2e－→2O2－的反应，所产生的O2－在固体电解质体内通过并移动到第2电极侧，在第2电极侧发生2O2－→O2+2e－的反应，从而流通传感器输出电流。根据该气体反应模型的等价电路模型，在气体切换时，气体扩散电阻变动，因此反向电流流向电极反应的电容成分即静电电容，由于该反向电流，在电容成分中发生充放电。该电容成分中的充放电耗费的时间越长，则气体切换时的气体传感器的响应性越差。但是，在如上述那样电极膜内的静电电容被设为上述特定的范围的情况下，气体切换时的电容成分的充放电较快。结果，推定为气体切换时的气体传感器的响应性提高。另外，权利要求中记载的括弧内的符号表示与后述的实施方式中记载的具体部件的对应关系，并不限定本专利技术的技术范围。附图说明关于本专利技术的上述目的及其他目的、特征及优点，通过参照附图进行的下述详细记述而更加明确。图1是具有实施方式1的气体传感器元件的实施方式1的气体传感器的剖视图。图2是将实施方式1的气体传感器具有的实施方式1的气体传感器元件在与其长度方向正交的方向上切断时的剖视图。图3是示意地表示实施方式1的气体传感器元件具有的第1电极膜及第2电极膜的微结构的说明图。图4是示意地表示实施方式1的气体传感器元件的气体反应模型的说明图。图5是表示图4的气体反应模型中的气体切换时的等价电路模型的说明图。图6是表示实施方式1的气体传感器元件的等价电路模型的说明图。图7是示意地表示求取电极膜内的静电电容、界面电阻时的Cole－Cole图的说明图。图8是表示实验例1的电极膜内的静电电容(μF)与失调(imbalance)响应性(－)的关系的曲线。图9是表示实验例2的电极膜内的界面电阻(Ω)与活性时间(sec)的关系的曲线。图10是用于说明实验例3的Lre/Le值、P/Le值(/μm)的计算方法的说明图。图11是表示实验例3的Lre/Le值(－)与电极膜内的静电电容(μF)的关系的曲线。图12是表示实验例3的P/Le值(/μm)与电极膜内的界面电阻(Ω)的关系的曲线。具体实施方式(实施方式1)关于实施方式1的气体传感器元件及气体传感器，使用图1～图7进行说明。如图3所例示那样，本实施方式的气体传感器元件10具有：具有氧离子传导性的固体电解质体20、设置于固体电解质体20的一面的第1电极膜31、以及设置于固体电解质体20的另一面的第2电极膜32。第1电极膜31及第2电极膜32中的至少一方的电极膜包含贵金属粒子33、具有氧离子传导性的固体电解质粒子34、以及气孔35，电极膜内的静电电容为80μF以下。另外，如图1、图2所例示那样，本实施方式的气体传感器1具有本实施方式的气体传感器元件10。以下，详细叙述。如图1及图2所示那样，气体传感器1是将从内燃机排出的排放气体作为测定气体G、将大气作为基准气体A、对测定气体G中的氧浓度、特定气体成分浓度等进行测定的排气系统传感器。在本实施方式中，气体传感器1具体而言为A/F传感器，配置于作为内燃机的引擎的排气管，将穿过排气管的排放气体作为测定气体G，并且将大气作为基准气体A，求出测定气体G的氧浓度，基于该氧浓度求出引擎的A/F(空燃比)。更具体而言，气体传感器1能够做成利用基于测定气体G的扩散控制的极限电流特性来定量地求出引擎的空燃比的A/F传感器。另外，气体传感器1也能够做成对引擎中的燃料与空气的混合比即空燃比相对于理论空燃比而言是处于燃料过剩的富余状态还是处于空气过剩的缺乏状态进行检测的浓差电池式的传感器。另外，气体传感器1也能够作为A/F传感器以外的气体传感器而构成。即，只要是具备具有包括贵金属粒子、具有氧离子传导性的固体电解质粒子、以及气孔的电极膜的气体传感器元件的气体传感器，就能够应用本实施方式的气体传感器元件10。在本实施方式中，具体而言，气体传感器1具备气体传感器元件10、保持气体传感器元件10的绝缘子62、保持绝缘子62的壳体61、保持于壳体61的内侧罩7及外侧罩8。气体传感器元件10具有从绝缘子62突出的突出部11。内侧罩7及外侧罩8覆盖气体传感器元件10的突出部11。在突出部11，设置有气体测定部12，该气体测定部12取入测定气体G并对测定气体G的氧浓度进行测定。在内侧罩7，形成有供测定气体G通过的内侧通过孔711、721，在外侧罩8，形成有供测定气体G通过的外侧通过孔811、821。另外，也能够代替使用内侧罩7及外侧罩8的二重保护罩而使用一重保护罩。另外，内侧通过孔711、721、外侧通过孔811、821的配置不特别限定。如图2所示，气体测定部12具有：供测定气体G导入的导入部13；作为第1电极膜31的测定电极膜，设置于固体电解质体20的一面，暴露于测定气体G；作为第2电极膜32的基准电极膜，设置于固体电解质体20的另一面，暴露于基准气体A；以及被测定电极膜31与基准电极膜3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器元件(10)，其特征在于，/n具有：/n固体电解质体(20)，具有氧离子传导性；/n第1电极膜(31)，设置于上述固体电解质体的一面；以及/n第2电极膜(32)，设置于上述固体电解质体的另一面，/n上述第1电极膜及上述第2电极膜中的至少一方的电极膜包含贵金属粒子(33)、具有氧离子传导性的固体电解质粒子(34)、以及气孔(35)，/n上述电极膜内的静电电容为80μF以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170707 JP 2017-1339071.一种气体传感器元件(10)，其特征在于，
具有：
固体电解质体(20)，具有氧离子传导性；
第1电极膜(31)，设置于上述固体电解质体的一面；以及
第2电极膜(32)，设置于上述固体电解质体的另一面，
上述第1电极膜及上述第2电极膜中的至少一方的电极膜包含贵金属粒子(33)、具有氧离子传导性的固体电解质粒子(34)、以及气孔(35)，
上述电极膜内的静电电容为80μF以下。


2.如权利要求1所述的气体传感器元件，其特征在于，
上述第1电极膜及上述第2电极膜中的至少一方的电极膜，在沿着膜厚方向的电极膜截面中，Lre/Le的值为0.50以上1.25以下，其中，
上述Lre：每上述电极膜截面的上述贵金属粒子与上...

【专利技术属性】
技术研发人员：行方千贺，铃木康文，伊藤诚，池田正俊，萩野翔太，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP