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 | A | B | C | D | E |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | イットリア安定化ジルコニア | Pt | ネルンストの式 | 比 | 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 | 差 | 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 | 差 | 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 | 比 | 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 | 比 | 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
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ジルコニア酸素センサ
www.ngkntk.co.jp
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ジルコニア方式 酸素濃淡電池式
www.horiba.com
