$CO_{2}$ sensing characteristics of solid electrolyte gas sensor with the sensing membrane prepared by the mixture of alkali metal carbonate and binder

알카리 금속 탄산염과 결착제의 혼합물을 감지물질로 하는 고체전해질 가스센서의 $CO_{2}$ 감응 특성

The simple solid electrolyte carbon dioxide sensor with heaters were fabricated by using Li ionic conductor. Two Au electrodes were used for the reference and sensing electrode respectively. Two types of gas sensors, type ( I ) and type (II), were fabricated. Type ( I ) sensor was fabricated by the method of melting and crystallizing alkali metal carbonate at the temperature of $420{\sim}500^{\circ}C$. The sensing membrane of type (II) sensor was formed by the printing method on sensing electrode after metal carbonate was mixed with binder. The response characteristics of sensors fabricated for the carbon dioxide were investigated for a range of $CO_{2}$ concentration from 950 ppm to 9,950 ppm at operating temperature $420^{\circ}C$. Type ( I ) sensor and type (II) sensor showed the sensitivity of 62 mV/decade and 65 mV/decade respectively. The emf/decade of type (II) sensor tested at $420^{\circ}C$ almost followed the theoretical value of Nernst's equation and showed stable response characteristics with the fast response time of $15{\sim}20$ sec. Also type (II) sensor showed excellent stability and reproduction properties for 60 days.

리튬 이온 전도체를 이용하여 히터가 내장된 단순한 형태의 고체전해질 이산화탄소 감지소자를 제작하였다. 소자의 기준전극과 감지전극은 Au를 사용하였다. type ( I )과 type (II)의 두가지 형태의 소자로 구분하여 제조하였다. type ( I ) 소자는 알카리 금속 탄산염을 $420{\sim}500^{\circ}C$에서 융착하여 제조하였다. Type (II) 소자의 감지막은 알카리 금속 탄산염을 결착제와 혼합한 후 감지전극에 도포하여 제조하였다. 제조된 이산화탄소 감지소자를 동작온도 $420^{\circ}C$에서 이산화탄소 농도 950 ppm에서 9,950 ppm의 영역에 걸쳐 응답특성을 조사하였다. type ( I ) 소자와 type (II) 소자는 이산화탄소 농도변화에 대하여 각각 62 mV/decade와 65 mV/decade의 감도를 보였다. Type (II) 소자의 기전력값의 변화는 동작온도 $420^{\circ}C$에서 Nernst 식의 이론적인 값에 거의 일치하였고, $15{\sim}20$초 이내의 빠른 응답시간을 가지면서 매우 안정한 응답특성을 보였다. 또한 type (II) 소자는 60일 동안 우수한 장기 안정도와 재현성을 보였다.