배출가스 측정용 가스센서의 개발(Ⅱ) = Development of Gas Sensors For Exhaust Gas Measurement(Ⅱ)
저자
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
1994
작성언어
Korean
KDC
500.000
자료형태
학술저널
수록면
198-210(13쪽)
제공처
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대기 및 배출가스 중 CO_2, HC 및 SO_x를 검지정량할 수 있는 고체전해질 소자의 제조공정을 개발하고 그 특성을 조사하였다.
CO_2 가스감지소자의 모제로서는 1차년도에 사용한 Na_3PO_4와 ZrSiO_4의 혼합물로 형성되는 NASICON 대신에 건식 또는 습식혼합법으로 얻어진 LISICON을 사용함으로써 CO_2 농도에 따른 소자출력전압의 직선성을 향상시켰다. 졸겔법으로 제작된 LISICON CO_2 센서는 0∼5000 ppm의 CO_2 가스농도영역에서 우수한 감도 및 양호한 직선성을 나타내었다.
탄화수소계가스센서는 미세분말의 SnO_2를 모제로 사용하여 후막형으로 제조되었으며 부탄, 프로판 및 메탄에 대해 높은 감도와 안정성을 갖는 소자의 제조공정을 확립하였다. 제조한 소자는 1,000 ppm의 부탄가스 및 메탄가스에 대해 각각 95% 및 80% 정도의 감도를 나타내었으며 장기안정성이 우수하였다.
배출원의 SO_2 가스 농도를 측정할 수 있는 NASICON 고체전해질 센서의 제조공정을 학립하고 습도의존성을 낮출 수 있는 측정전극물질을 개발하였다. 제조한 소자는 SO_2의 농도가 5 ppm에서 90 ppm으로 변화할 때 기전력의 변화는 약 90㎹ 정도였으며 300∼500의 동작온도에서 이론치와 잘 일치하는 출력특성을 얻었다.
The air pollution problem is known to be very serious, for the extent of the damage caused by the harmful gas components in air. There are many noxious air components, i.e. SO_x, CO, NOx. CO_2 is not seriously harmful to us but it is the main cause of the warm earth. The level of CO_2 in the atmosphere has been appreciably increased since the Industrial Evolution. Now the level comes to be about 350 ppm. So there needs a consideration of the counterplan to control the CO_2 level in the atmosphere. And SO_x is very toxic gas component to human beings, animals and plants. Only in the low level of SO_x(∼ppm), it gives us fatal damage. And also hydrocarbon gases are known to be a cause of the warm earth. So we need the sensor which enable us to defeat low level HC gases.
The purpose of this study is to develop the sensors to detect CO_2, HC and SO_x as the principal air pollutants. To fabricate CO_2, we synthesized LISICON powder (Li ion super conductor) by two different methods, dry and wet chemical methods. The LISICON powder by dry method was prepared by using the mixture of Li_3PO_4 and ZrSiO_4. And it was calcined at 900℃ for 10 hours and sintered at 1000℃ for 24 hours to make the LISICON cell. LISICON by wet chemical method was obtained by mixing the solution of several alkoxides(tetraethoxysilane, lithium methoxide, zirconium n-propoxide and tributyl phosphate). And cell was prepared by calcining the green powder at 900℃ for 10 hours and sintering it at 900℃∼1100℃ for 30∼50 hours. The LISICON cells prepared showed very good sensitivity to CO_2 gas. The correlation between emf and CO_2 concentration at various temperatures between 300℃ and 500℃ were obtained. The linearity observed at each temperature showed that the correlation follows a Nernst equation in the test range of 300∼5000 ppm CO_2 quite well. The observed Nernst slope of 80 ㎷/decade at the cell temperature of 450℃ coincided with pretty well with the theoretical value.
From the correlations between emf and SO_2 concentration at various temperatures between 300 and 500℃, the observed linearity at each temperature also showed good agreement with Nernst equation in the test range of 5∼90 ppm SO_2. The change in emf value for the change in SO_2 concentration from 5 to 90 ppm was about 90 ㎷.
Hydrocarbon gas sensors were fabricated using SnO_2 fine powder, and the characteristics examined. The sensors exhibited high sensitivity and stability to butane, propane and methane. The sensors fabricated can be used to detect the butane and propane gases of 100 ppm level.
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