[发明专利]气体传感器元件以及气体传感器

说明书

本发明提供一种即使在低温环境下也能够检测出气体的气体传感器元件以及气体传感器。在气体传感器元件中，一对电极中的至少一者具有自距离固体电解质体较近的一侧按顺序至少层叠有中间层和电极层的构造。电极层包含钙钛矿型氧化物和添加了稀土的氧化铈，该钙钛矿型氧化物具有钙钛矿型结晶构造并且包含La元素，电极层形成为在内部具有多个气孔的多孔质状。在气体传感器元件中，气孔的比例为10体积％以上且40体积％以下，并且，钙钛矿型氧化物的比例为10体积％以上且70体积％以下，并且，添加了稀土的氧化铈的比例为12体积％以上且70体积％以下。

技术领域

本发明涉及具有固体电解质体和一对电极的气体传感器元件以及气体传感器。

背景技术

如专利文献1所示，已知一种具有电气特性与被测量气体中的特定气体成分的浓度相应地发生变化的气体传感器元件的传感器。

例如，在专利文献1中公开有一种气体传感器元件，其具有：固体电解质体，其为有底筒状，且前端封闭；内侧电极，其形成在该固体电解质体的内表面；以及外侧电极，其形成在固体电解质体的外表面的前端部。这样的气体传感器用于检测出例如自内燃机排出的排气气体中所含有的特定气体的浓度。

而且，在专利文献2、3中公开了各种导电性氧化物。这些导电性氧化物能够作为气体传感器元件的电极材料进行利用。若利用专利文献2、3所公开的导电性氧化物作为气体传感器元件的电极材料，则能够得到电阻值充分低的电极，由此，能够提高气体传感器元件的气体检测精度。而且，通过利用专利文献2、3所公开的导电性氧化物来作为气体传感器元件的电极材料，与仅使用贵金属作为电极材料的情况相比，能够得到廉价的气体传感器元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－63330号公报

专利文献2：日本专利第3417090号公报

专利文献3：国际公开第2013/150779号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，气体传感器根据用途不同而存在需要在低温环境下(例如，300℃以下)进行气体检测的情况，即使使用上述气体传感器元件，也存在电极的活性化变得不充分而无法检测出气体的情况。

本发明的目的在于，提供一种即使在低温环境下也能够检测出气体的气体传感器元件以及气体传感器。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案是一种气体传感器元件，其具有：固体电解质体，其包含具有氧离子传导性的ZrO₂；以及一对电极，该一对电极配置于固体电解质体上。

并且，在本发明的气体传感器元件中，一对电极中的至少一者具有自距离固体电解质体较近的一侧按顺序至少层叠有中间层和电极层的构造。而且电极层包含钙钛矿型氧化物和添加了稀土的氧化铈，该钙钛矿型氧化物具有钙钛矿型结晶构造并且包含La元素，电极层形成为在内部具有多个气孔的多孔质状。而且中间层是至少包含La元素以及Zr元素的氧化物层。

并且，在本发明的气体传感器元件中，在电极层中，相对于气孔、钙钛矿型氧化物和添加了稀土的氧化铈的总和，气孔的比例为10体积％以上且40体积％以下，并且，钙钛矿型氧化物的比例为10体积％以上且70体积％以下，并且，添加了稀土的氧化铈的比例为12体积％以上且70体积％以下。

如此构成的本发明的气体传感器元件的低温工作性良好，由此，即使在低温环境下也能够检测出气体。并且，本发明的气体传感器元件能够使电极难以自固体电解质体剥离。