[发明专利]NOx传感器的传感器元件及NOx传感器的传感器元件的制造方法

说明书

本发明提供NOx传感器的传感器元件及NOx传感器的传感器元件的制造方法，其课题在于，抑制由测定电极的氧化所引起的NOx传感器的灵敏度降低。传感器元件具备：基体部，其以氧离子传导型的固体电解质为构成材料；至少1个内部空腔，其供被测定气体导入；至少1个泵单元，其构成为包括面对至少1个内部空腔而配置的内部电极、在至少1个内部空腔以外的部位所配置的空腔外泵电极、以及基体部中的存在于两个电极之间的部分，内部电极具备上侧层和下侧层，该上侧层包括贵金属、固体电解质以及气孔，该下侧层包括贵金属及固体电解质，下侧层中的固体电解质的体积比大于上侧层中的固体电解质的体积比。

技术领域

本发明涉及极限电流型的NOx传感器的传感器元件，特别涉及传感器元件的测定电极的构成。

背景技术

以往，作为对汽车的发动机等内燃机中的燃烧气体、废气等被测定气体中的NOx的浓度进行测定的装置，众所周知将氧化锆(ZrO₂)等氧离子传导性固体电解质陶瓷用于基体而形成传感器元件的NOx传感器(例如参见专利文献1及专利文献2)。

上述NOx传感器的传感器元件(NOx传感器元件)具备多种电极(泵电极、测定电极、基准电极等)。这些电极是：由成为催化剂的贵金属与作为电解质的氧化锆的复合材料形成且具有包含大量气孔的多孔质结构的、多孔质金属陶瓷电极。催化剂贵金属使用Pt及在Pt中添加微量的其他物质(例如Rh等贵金属等)得到的物质。NOx传感器元件利用其动作时电极所使用的催化剂贵金属的催化反应及基体所使用的氧化锆的氧离子传导性，因此，以加热到比较高温(600℃～900℃)的传感器元件驱动温度的状态进行使用。

发动机废气等被测定气体通常包含O₂。因此，在专利文献1及专利文献2所公开的NOx传感器中，将导入至NOx传感器元件内部的被测定气体中的O₂利用该NOx传感器元件所具备的电化学泵单元除去(从NOx中分离出来)，然后，使用测定电极的催化反应，使NOx分解为O₂和N₂，基于此时流通于测定泵单元的氧离子电流的大小，对被测定气体中的NOx浓度进行测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2885336号公报

专利文献2：国际公开第2019/188613号

发明内容

如果测定电极被暴露于O₂中，则电极的Pt或Pt/Rh与O₂发生反应而生成PtO、PtO₂、RhO₂等氧化物。如果因该氧化物的生成而导致电极的贵金属减少，则测定电极的催化反应性降低。另外，这些氧化物的蒸汽压低于Pt的蒸汽压，因此，与Pt相比，容易在低温蒸发。该蒸发会导致测定电极中的催化剂/电解质/气孔的三相界面或催化剂/电解质的二相界面减少，因此，这也构成测定电极的催化反应性降低的主要原因。

如上所述，到达测定电极的被测定气体预先被除去了氧，不过，即便如此，被测定气体中仍残留少量的氧。另外，也有时由NOx的分解产生的O₂没有迅速离子化而留在测定电极的附近。

因此，如果继续使用NOx传感器，则因测定电极的催化反应性降低而导致NOx的灵敏度逐渐降低。