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KO12003001-20220003-0036  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル コア-シェル構造によって化学選択性と耐久性を付与した水素検知センサの開発  
カナ コア-シェル コウゾウ ニ ヨッテ カガク センタクセイ ト タイキュウセイ オ フヨシタ スイソ ケンチ センサ ノ カイハツ  
ローマ字 Koa-sheru kōzō ni yotte kagaku sentakusei to taikyūsei o fuyoshita suiso kenchi sensa no kaihatsu  
別タイトル
名前 Development of hydrogen detection sensor with chemoselectivity and durability by core-shell structure  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 豊島, 遼  
カナ トヨシマ, リョウ  
ローマ字 Toyoshima, Ryo  
所属 慶應義塾大学理工学部  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 福澤基金運営委員会  
カナ フクザワ キキン ウンエイ イインカイ  
ローマ字 Fukuzawa kikin un'ei iinkai  
日付
出版年(from:yyyy) 2023  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 p.  
上位タイトル
名前 福澤諭吉記念慶應義塾学事振興基金事業報告集  
翻訳  
 
 
2022  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
本研究では、Pt薄膜を利用した水素ガス検知センサについて、Ptと異種元素を組み合わせることによる化学選択性と耐久性の向上を目指した。具体的には、Pt表面上に水素を透過する一方でCOをはじめとした他の分子に対してバリア効果をもつCr酸化物層を形成したコアーシェル構造を採用した。
本研究を行うに当たっては、ガス存在下でのセンサ特性(電気伝導性)をその場測定できる計測システムの構築を行った。その結果、Pt薄膜センサを使って水素雰囲気、酸素雰囲気において電気抵抗が可逆的に変化することを確認し、特性評価装置の作製に成功した。この装置では特に空気中に存在する水の影響を排除するため、一度系内を真空排気した後にガスを所定の圧力で導入する構造とすることで再現性の高いデータを得ることが出来た。
Pt薄膜でのセンサ特性評価を踏まえて、次にその表面にCr酸化物層を形成する実験を行った。その結果、一部のサンプルについてバリア効果が見られたが、再現性に乏しい結果となった。これはCr酸化物層の表面に細かな亀裂が入り、そこから水素以外のガス分子も入り込んでしまったことが原因と考えられる。一方でCr酸化物層を厚くすると水素もPtまでたどり着くことが出来ず、感度低下につながると考ええられる。
現在はPt表面に均一にCr層を形成する方法を検討している。例えば真空蒸着のレートを下げ、長時間蒸着することでCrの空間分布を一様にすることを考えている。
In this study, we aimed to improve the chemo-selectivity and durability of hydrogen gas detection sensors based on a Pt thin film. Specifically, a coir-shell structure with a Cr oxide layer formed on the Pt surface, which is transparent to hydrogen, but has a barrier effect against other molecules such as CO.
In this research, we constructed a new measurement system that enables in-situ measurement of sensor characteristics (electrical conductivity) in the presence of gas. As a result, we confirmed that the electrical resistance of the Pt thin-film sensor changes reversibly in hydrogen and oxygen atmospheres. In order to eliminate the influence of water included in the air, the system was constructed so that gas was introduced at a predetermined pressure after the system was evacuated to obtain highly reproducible data.
Based on the evaluation of sensor characteristics with the Pt thin film, the next experiment was to form a Cr oxide layer on its surface. As a result, a barrier effect was observed for some samples, but the results were not reproducible. This is thought to be due to fine cracks on the surface of the Cr oxide layer, through which gas molecules other than hydrogen also entered. On the other hand, if the Cr oxide layer is made thicker, hydrogen cannot reach the Pt surface, which may lead to a decrease in sensitivity.
Currently, we are investigating ways to form a uniform Cr layer on the Pt surface. For example, we are considering lowering the vacuum deposition rate and prolonged deposition time to gain the spatial distribution of Cr uniformly on the surface.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記
申請種類 : 福澤基金研究補助
 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Nov 30, 2023 10:32:04  
作成日
Nov 30, 2023 10:32:04  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Nov 30, 2023    インデックス を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 福澤諭吉記念慶應義塾学事振興基金事業報告集 / 2022年度
 
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