課題番号               ：S-17-NI-0001

利用形態                ：機器利用

利用課題名（日本語）    ：Pd粒子を分散させた多孔質WO₃セラミクスの水素センサー特性

Program Title (English)：Hydrogen sensor characteristics of Pd particle-dispersed porous WO₃

ceramics

利用者名（日本語）      ：宮代将成

Username (English)   ：M.Miyashiro

所属名（日本語）        ：名古屋工業大学　工学研究科

Affiliation (English)：Graduate School of Engineering, Nagoya Institute of Technology

• 概要（Summary）

酸化タングステンWO₃は水素の取り込みによりH_xWO₃となることで、バンド構造が変化し電気抵抗率が大きく減少する。この反応を利用したWO₃水素ガスセンサーの開発が期待されている。本研究では、多孔質WO₃中に水素解離触媒としてPd粒子を分散させた多孔質Pd−WO₃を油圧プレスにより作製した（Fig. 1）。そして、試料を低分圧の水素ガスに暴露した際の抵抗率変化を測定し、緩和時間の温度依存性・粒径依存性を評価した。

• 実験（Experimental）

試料は以下の手順で作成した。

①各粉末試料をWO₃：Pd＝95：5 (at %)となるように秤量する。

②乳鉢を用いて1 h混合・粉砕する。

③蒸留水中で攪拌し、乾燥させた後ニュートンプレス装置を用いて、直径10mm、厚さ1mmのペレット試料に形成する。

④7.1×10^-2Pa（O₂）雰囲気下で973K / 2hで熱処理を行った。

⑤試料表面上にAu電極をヘリコンスパッタ装置を用いてスパッタし、Niリード線を接続した。

作製した試料をヒータ付きの真空装置に取り付け、油回転ポンプで真空引きした。その後、装置を真空排気しながらマスフローコントローラで水素ガス流を導入し続けることで、低分圧の水素ガス雰囲気を作製する。この雰囲気における多孔質Pd−WO₃試料の抵抗率変化を直流四端子法で測定した。

• 結果と考察（Results and Discussion）

多孔質Pd−WO₃試料の水素暴露による抵抗率変化をFig. 2に示す。グラフの縦軸には、抵抗値Rを水素導入直前の初期抵抗値R(0)で規格化し、対数を取った値を示す。この結果にフィッティングを行うことで、緩和時間を求めたところ、2つの過程が存在することが分かった。1つは試料中の水素の拡散に寄与し、もう1つは試料表面のPd触媒上での水素解離に起因すると考えられる。

• その他・特記事項（Others）

なし

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）

宮代将成(名古屋工業大学),「Pd粒子を分散させたWO₃セラミクスの水素センサー特性」,第27回　学生による材料フォーラム,名古屋工業大学,2017年11月16日

６．関連特許（Patent）

なし