日前，據(jù)國外媒體報道，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所開發(fā)出了高靈敏度、可進(jìn)行快速測定氮氧化物的傳感器。該傳感器可以即時測量氮氧化物濃度來控制發(fā)動機(jī)燃燒，同時還可降低柴油車等的氮氧化物排放量并提高燃效。

在此之前，氮氧化物傳感器在發(fā)動機(jī)尾氣等嚴(yán)酷環(huán)境下的耐久性和耐熱性較低。作為解決辦法，一部分研究人員開始開發(fā)采用陶瓷固態(tài)電解質(zhì)（氧離子導(dǎo)體）的傳感器，不過由于結(jié)構(gòu)一直很復(fù)雜，必須組合多種電化學(xué)反應(yīng)才能測定尾氣中氮氧化物的濃度，所以本質(zhì)上很難實現(xiàn)快速測定。因此可用于車載的氮氧化物傳感器始終沒有能夠?qū)嶋H應(yīng)用。

日本產(chǎn)綜研先進(jìn)制造工藝研究部門——功能模塊化研究小組的產(chǎn)綜研特別研究員等開發(fā)的氮氧化物傳感器，通過精密控制檢測氮氧化物的電極表面的納米結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了極高的氮氧化物分子選擇性能。通過改進(jìn)電化學(xué)單元結(jié)構(gòu)、直接檢測氮氧化物分子，檢測速度比此前提高了約5倍，并且氮氧化物分子的檢測靈敏度提高了約2倍。

汽油發(fā)動機(jī)車型方面，稀薄燃燒（LeanBurn）發(fā)動機(jī)用氮氧化物吸藏還原觸媒已開始實際應(yīng)用。稀薄燃燒時，使堿類物質(zhì)吸收氮氧化物，吸收量達(dá)到飽和時，使發(fā)動機(jī)發(fā)生RichSpike（燃料過量供給），利用瞬時增加的燃料來還原并凈化吸附的氮氧化物。不過，目前的技術(shù)為：在發(fā)動機(jī)的使用范圍內(nèi)測繪尾氣狀態(tài)，通過模型演算來推算氮氧化物的吸收量，并求出RichSpide的開始時刻。由于該方法沒有直接測定尾氣中的氮氧化物濃度，所以有必要驗證是否在在任何條件下都能正常發(fā)揮作用。

另一方面，柴油發(fā)動機(jī)車型由于氮氧化物和未燃碳是此消彼漲的關(guān)系，降低氮氧化物的排放量，PM的排放量將增加，所以有必要使用氮氧化物傳感器將氮氧化物的排放控制在規(guī)定值，以便把PM的排放量降低到最小。由于這一原因，業(yè)界熱切期待著開發(fā)出檢測速度快、檢測靈敏度和定量測量性能高的小型車載高性能氮氧化物傳感器。通過監(jiān)測每時每刻的氮氧化物排放量、僅提供最低限度的RichSpide來節(jié)約燃料，實現(xiàn)效率更高的氮氧化物排放控制并提高燃效。此次的成果是將鈧穩(wěn)定型氧化鋯陶瓷作為電解質(zhì)，控制檢測電極的微細(xì)結(jié)構(gòu)得到的，300℃以下的低溫下仍能夠?qū)σ谎趸肿佑泻芨叩臋z測能力和很快的響應(yīng)速度，能夠應(yīng)用于混合電位型傳感器。

實際制成的傳感器為1cm×2.5mm×300nm左右的電化學(xué)單元。傳感器采用脈沖激光沉積法（PLD），在二氧化硅底板上形成氧化鋯陶瓷等。在350℃下，對于用含5%氧氣的氮氣稀釋的1000ppm一氧化氮氣體進(jìn)行檢測時，該電化學(xué)單元能夠產(chǎn)生約100mV的電壓變化。對于很難檢測的一氧化氮氣體，也顯示出了全球最高級別的檢測特性。