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公開番号2025150619
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051611
出願日2024-03-27
発明の名称水素センサおよび水素検知システム
出願人大日本印刷株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/04 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】水素漏洩検知の対象物に容易に設置でき、水素ガスを遠隔で検知できる水素センサを提供する。
【解決手段】水素センサは、樹脂フィルムと、上記樹脂フィルムの第1面に配置され、水素分子を解離する触媒、および酸化タングステンを含む感応膜と、上記樹脂フィルムの上記第1面に上記感応膜に接して配置された一対の電極と、上記一対の電極に接続され、抵抗値の変化を検出する検出部を有する通信部と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムの第１面に配置され、水素分子を解離する触媒、および酸化タングステンを含む感応膜と、
前記樹脂フィルムの前記第１面に前記感応膜に接して配置された一対の電極と、
前記一対の電極に接続され、抵抗値の変化を検出する検出部を有する通信部と、
を有する、水素センサ。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
前記樹脂フィルムの第１方向における、７０℃以上８０℃以下の平均線膨張係数が、２．００×１０
－４
／Ｋ以下であり、
前記樹脂フィルムの前記第１方向に直交する第２方向における、７０℃以上８０℃以下の平均線膨張係数が、２．００×１０
－４
／Ｋ以下である、請求項１に記載の水素センサ。
【請求項３】
前記感応膜を平面視したとき、前記感応膜全体の面積に対して、クラック部が占有する面積の比率が、１．５０％以下である、請求項１に記載の水素センサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかの記載の水素センサを備える、水素検知システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水素センサおよび水素検知システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護や化石燃料の枯渇防止の観点から、クリーンかつ循環可能なエネルギーの活用が望まれている。特に、水素ガスをエネルギー源として利用するための研究は、燃料電池を中心に活発に行われている。一方、水素ガスは、爆発限界濃度が４％から７５％と広く、水素ガスをエネルギー源として普及させるには、水素の貯蔵および輸送等のハンドリングや、水素漏洩に対する安全装置が不可欠となる。
【０００３】
例えば、都市ガスで用いられている付臭が考えられるが、水素ガスの場合、燃料電池の被毒、ガスタービンの劣化等の問題が生じる。そのため、付臭に代わる安全対策が求められている。そこで、安全性を確保するため、水素ガスの漏洩を検知する水素センサは、非常に重要になっている。
【０００４】
従来の水素センサは、半導体方式が主に用いられている。半導体方式の水素センサは、水素ガスの感応膜への吸着による感応膜の電気特性の変化、すなわち抵抗値の変化を検出する。この半導体式の水素センサは、ヒータで加熱した状態で使用される。このように、従来の水素センサでは、加熱を行うため、防爆対応が必要な水素ガスに対してリスクがあった。
【０００５】
近年、ガスクロミック式の水素センサが注目されている。ガスクロミック式の水素センサとしては、例えば、水素との反応により色が変化する三酸化タングステン等の金属酸化物を用いたものが知られている。このガスクロミック式の水素センサは、三酸化タングステン等の金属酸化物と、水素ガスを水素原子に解離させる白金等の触媒とを備えており、三酸化タングステン等の金属酸化物が、水素との反応により色が変化することを利用して、光学的に水素ガスを検知する。
【０００６】
特許文献１には、基材と、ピグメントおよび粘着剤を含有するガス検知層とを有するガス検知テープであって、ピグメントは、還元性ガスとの接触によって色が不可逆的に変化する、ガス検知テープが提案されている。
【０００７】
また、ガスクロミック式の水素センサとして、例えば、調光ミラーを用いたものも知られている。このガスクロミック式の水素センサは、マグネシウム－ニッケル合金等のマグネシウム合金からなる調光層と、パラジウム等の触媒からなる触媒層とを備えており、マグネシウム合金が、水素との反応により鏡状態から透明状態に変化することを利用して、光学的に水素ガスを検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第７１８１１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の半導体方式の水素センサにおいては、水素ガスが軽いため、水素漏洩検知の対象物の上部に水素センサを複数設置し、上方に移動してきた水素ガスを検知する。この場合、水素漏洩箇所から水素センサまでの距離が遠い。そのため、水素ガスの漏洩発生から検知まで時間がかかる。また、水素漏洩箇所の特定が困難である。さらに、水素ガスが水素センサに到達までに空気で希釈されてしまい検知されにくい。
【００１０】
一方、ガスクロミック式の水素センサである、上記のガス検知テープは、水素漏洩検知の対象物に直接貼付できるため、色変化によって水素漏洩箇所を特定できる。しかし、目視により色変化の有無を確認する必要があるので、点検者が水素センサの近くに行く必要がある。さらに、目視しにくい位置に水素センサを設置するのは困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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