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公開番号2025181353
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-11
出願番号2024089292
出願日2024-05-31
発明の名称水素ガスセンサ及び水素ガスセンサの製造方法
出願人日東電工株式会社
代理人弁理士法人青藍国際特許事務所
主分類G01N 21/77 20060101AFI20251204BHJP(測定;試験)
要約【課題】水素ガスの高感度な検知及び耐久性の観点から有利な水素ガスセンサを提供する。
【解決手段】水素ガスセンサ1aは、基材10と、感応層20と、触媒層30と、保護層40とを備えている。感応層20の厚み方向において、基材10、感応層20、触媒層30、及び保護層40がこの順番で配置されている。感応層20は、水素原子の吸着によって変動する光学特性を有する。触媒層30は、水素分子を水素原子に解離させる。保護層40は、触媒層30を保護する。保護層40は、2.20g/cm³以上の密度を有する酸化シリコンを含んでいる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、
水素原子の吸着によって変動する光学特性を有する感応層と、
水素分子を水素原子に解離させる触媒層と、
前記触媒層を保護する保護層と、を備え、
前記感応層の厚み方向において、前記基材、前記感応層、前記触媒層、及び前記保護層がこの順番で配置されており、
前記保護層は、２．２０ｇ／ｃｍ
3
以上の密度を有する酸化シリコンを含む、
水素ガスセンサ。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記保護層は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有する、
請求項１に記載の水素ガスセンサ。
【請求項３】
前記光学特性は、特定波長における光の透過率である、
請求項１に記載の水素ガスセンサ。
【請求項４】
前記感応層は、酸化タングステンを含む、
請求項１に記載の水素ガスセンサ。
【請求項５】
前記触媒層は、パラジウムを含む、
請求項１に記載の水素ガスセンサ。
【請求項６】
感応層、触媒層、及び保護層をこの順番でスパッタリングによって真空中で連続的に基材上に形成することを含み、
前記感応層は、水素原子の吸着によって変動する光学特性を有し、
前記触媒層は、水素分子を水素原子に解離させ、
前記保護層は、前記触媒層を保護し、
前記保護層は、２．２０ｇ／ｃｍ
3
以上の密度を有する酸化シリコンを含む、
水素ガスセンサの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスセンサ及び水素ガスセンサの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、水素利用に対する関心が高まっている。水素の利用には十分な安全対策が必要であり、水素ガスを検知できる技術が重要である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水素ガス検知材が記載されている。この水素ガス検知材は、パラジウム及び酸化タングステンの積層構造を有している。パラジウムは、分子状の水素ガスを吸着して水素原子へと解離する。この水素ガス検知材の光透過率は水素の吸着により大きく変化する。
【０００４】
特許文献２には、水素センサが記載されている。この水素センサは、基板と、薄膜層と、触媒層とを有する。薄膜層は、基板上に形成されている。触媒層は、薄膜層の表面に形成され雰囲気中に含まれる水素ガスにて薄膜層を水素化して薄膜層の光学的反射率を変化させる。例えば、触媒層の表面に保護膜が形成されている。薄膜層は、マグネシウム・ニッケル合金薄膜層又はマグネシウム薄膜層である。触媒層は、パラジウム又は白金で形成されている。保護膜は、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ
2
）からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－２７８７４４号公報
特開２００７－２４８４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の水素ガス検知材において、パラジウム及び酸化タングステンの積層構造は水素ガス検知材の外部に対して露出していると考えられる。このような構成によれば、水素ガス検知材が配置された環境によって積層構造において物理的又は化学的な劣化が生じることが想定される。
【０００７】
特許文献２に記載の水素センサでは、触媒層の表面に保護膜を形成することで、触媒層が雰囲気中の水分又は酸素を吸収することが防止され、触媒層の劣化を防止できる。特許文献２によれば、触媒層の表面に形成される保護膜の厚さは、水素センサとして要求される水素ガス検出時間と寿命とのトレードオフの関係を考慮して設定される。例えば、保護膜が厚いと、水素ガス検出時間が短くなりにくく、水素ガスの高感度での検知が難しくなると考えられる。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、水素ガスの高感度な検知及び耐久性の観点から有利な新規な水素ガスセンサ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
基材と、
水素原子の吸着によって変動する光学特性を有する感応層と、
水素分子を水素原子に解離させる触媒層と、
前記触媒層を保護する保護層と、を備え、
前記感応層の厚み方向において、前記基材、前記感応層、前記触媒層、及び前記保護層がこの順番で配置されており、
前記保護層は、２．２０ｇ／ｃｍ
3
以上の密度を有する酸化シリコンを含む、
水素ガスセンサを提供する。
【００１０】
また、本発明は、
感応層、触媒層、及び保護層をこの順番でスパッタリングによって真空中で連続的に基材上に形成することを含み、
前記感応層は、水素原子の吸着によって変動する光学特性を有し、
前記触媒層は、水素分子を水素原子に解離させ、
前記保護層は、前記触媒層を保護し、
前記保護層は、２．２０ｇ／ｃｍ
3
以上の密度を有する酸化シリコンを含む、
水素ガスセンサの製造方法を提供する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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