平成24年度 問25

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次の記述の、【 】に入る語句の組合せとして最も適切なものはどれか。

 電解質に【 A 】を用いた車載用の酸素センサにおいて、電解質の両端に【 B 】を取り付けて酸素濃淡電池を構成し、【 C 】に基づいて両電極側の酸素分圧の【 D 】に応じた【 E 】をセンサ信号とする。

選択肢ABCDE
1イットリア安定化ジルコニアPtネルンストの式起電力
2ナフィオン(デュポン社の登録商標)Ptネルンストの式電気抵抗
3イットリア安定化ジルコニアPtアレニウスの式起電力
4ナフィオン(デュポン社の登録商標)Pbアレニウスの式起電力
5イットリア安定化ジルコニアPbネルンストの式電気抵抗



解答解説

正答は1番です。

Aのジルコニアは代表的な酸素センサー材料です。選択肢にあるナフィオンはイオン交換材料です。

Bの酸素濃淡電池は、酸素濃度の差によって発生する起電力を利用した電池です。直接空気に触れていない部分でも金属腐食が起きる原因となります。この原理を利用して、ジルコニア素子の両端に白金電極を貼り付けて酸素濃度計として利用します。

CDEに記載されたネルンストの式については、電極電位と化学種の濃度の関係を表す式です。電極電位は、酸化体と還元体の濃度比の対数に比例して変化することを表します。

参考資料

ジルコニア酸素センサ - センサ | 日本特殊陶業
ジルコニア酸素センサ

www.ngkntk.co.jp

ジルコニア方式 | 酸素測定方式別分析計の測定原理・構造・動作原理
ジルコニア方式 酸素濃淡電池式

www.horiba.com

2024年3月10日