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Electrochemical impedance analysis on solid electrolyte oxygen sensor with gas and liquid reference electrodes for liquid LBE

溶融LBE用ガスおよび液体参照電極を用いた固体電解質酸素センサーの電気化学インピーダンス解析

Adhi, P. M.*; 大久保 成彰; 小松 篤史; 近藤 正聡*; 高橋 実*

Adhi, P. M.*; Okubo, Nariaki; Komatsu, Atsushi; Kondo, Masatoshi*; Takahashi, Minoru*

固体電解質のイオン伝導度が不十分であると、酸素センサの出力信号が低温側で理論値からずれると考えられるため、Ag/空気および液体Bi/Bi/Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$をそれぞれ基準電極(RE)に用いた酸素センサについて、300$$sim$$450$$^{circ}$$Cの低温LBEにおいて電気化学インピーダンス分析(EIS)を行い、電極-電解質界面における電荷移動反応インピーダンスを調べた。その結果、いずれのセンサーも良好に動作し、300$$sim$$450$$^{circ}$$Cで使用できることがわかった。Bi/Bi/Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$ REは、Ag/空気REよりも低いインピーダンスを有する。したがって、低温領域では、Bi/Bi/Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$ REを用いた酸素センサーの応答時間は、Ag/空気REの酸素センサーよりも速いことがわかった。

The ionic conductivity of solid electrolyte may insufficient, and the sensor output signal will deviate from the theoretical one in low temperature. The performance of oxygen sensor with Ag/air reference electrode (RE) and liquid Bi/Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$ RE was tested in low-temperature LBE at 300$$sim$$450$$^{circ}$$C and the charge transfer reactions impedance at the electrode-electrolyte interface was analyzed by electrochemical impedance analysis (EIS). After steady state condition, both of the sensors performed well and can be used at 300$$sim$$450$$^{circ}$$C. Bi/Bi/Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$ RE has lower impedance than Ag/air RE. Therefore, the response time of the oxygen sensor with Bi/Bi/Bi$$_{2}$$O$$_{3}$$ RE is faster than the oxygen sensor with Ag/air RE in the low-temperature region.

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