四方光电电化学甲醛传感器的技术创新与突破

2022/05/11   下载量： 0 次

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应用领域 环保
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家居环境是人们大部分时间生活的场所，良好的室内空气质量是保障人们身体健康的前提。然而，随着人们生活水平的提高，大量的板材和漆料大量应用在室内装修上，这些材料会持续缓慢的挥发甲醛气体，释放周期长，最高可达15年。甲醛（HCHO）是一种无色,有强烈刺激性气味的气体，有较高毒性，甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，具有强烈的致癌作用。

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家居环境是人们大部分时间生活的场所，良好的室内空气质量是保障人们身体健康的前提。然而，随着人们生活水平的提高，大量的板材和漆料大量应用在室内装修上，这些材料会持续缓慢的挥发甲醛气体，释放周期长，最高可达15年。甲醛（HCHO）是一种无色,有强烈刺激性气味的气体，有较高毒性，甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，具有强烈的致癌作用。


甲醛净化市场存在的矛盾
《GBT 18883-2002 室内空气质量标准》中规定，室内甲醛气体的浓度应控制在0.1mg/m³以下。甲醛气体虽然有强烈的刺激性气味，但低浓度的甲醛气体并不能够被人体准确的感知到，容易长期潜伏在人们周围，危害健康。
1、如何判断自己工作、生活的环境是否处于安全水平呢？
2、消费者在购买甲醛净化器时，面对令人眼花缭乱的甲醛净化器，应该如何选择呢？
3、购买甲醛净化器或请除甲醛公司上门除醛后，如何能够清楚的知道除甲醛的效果呢，除甲醛后的室内甲醛浓度是否在安全范围内呢?
专业的甲醛检测仪器，价格高昂，且操作复杂，对普通消费来讲，并不适用。适合普通消费者的是，能够便捷、快速检测甲醛气体浓度并将之呈现给消费者的测甲醛产品。
甲醛净化与甲醛浓度检测的市场现状
甲醛净化器：甲醛净化器作为室内除甲醛最有效的手段之一，在市场需求的推动下，发展迅速，基于不同除甲醛原理的甲醛净化器层出不穷，包括活性炭吸附原理、高锰酸钾催化原理、光催化原理、二氧化氯反应原理等等。甲醛净化器上甲醛浓度实时显示会增加消费者的体验感与信任度，所以消费者在购买甲醛净化器时，更愿意选择有甲醛浓度显示的甲醛净化器。
甲醛检测仪：从电商平台的调研能够发现，便携式的甲醛检测仪种类繁多，整体来讲价格低的销售会更为客观一些，甚至有一些高销量的甲醛检测仪其核心是半导体传感器。大多消费者对甲醛检测了解并不深入，在做选择时，很容易受到宣传手段的误导。从用户评价中可以看到，很多用户在购买甲醛检测后，在实际使用中并不能反映真实的甲醛浓度，成为摆设。

甲醛净化器与甲醛检测仪中甲醛浓度检测的核心都是甲醛传感器，目前，由于电化学检测原理的高精度、高灵敏度及使用便捷性占据市场主流，但是由于室内环境复杂，电化学甲醛传感器在室内应用依然存在一些挑战。


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图1：电化学甲醛传感器原理图


电化学甲醛传感器的技术难点
1、交叉气体的干扰。由于乙醇气体也能够与电化学甲醛传感器中的电解液发生反应，因此电化学甲醛传感器在家居环境中使用时，会受到烹饪、饮酒等动作中散发出的乙醇气体的影响，出现测量值异常高的情况。
2、高浓度酒精环境下“中毒”。当外界有高浓度酒精持续接触电化学甲醛传感器时，高浓度酒精会充满传感器内部的反应腔，造成电解液中的电解质失去平衡，出现“中毒”现象，这往往这要几个小时甚至几天恢复。
3、存储及工作温度限制。由于电化学甲醛传感器中的电解质以电解液作为载体，当温度过高时，会造成电解液迅速流失，影响到传感器的使用寿命。当温度过低时，电解质会凝固，传感器无法工作。
4、使用寿命。电化学甲醛传感器依靠电解质与甲醛气体反应产生的电子移动来识别甲醛气体浓度，在反应过程中，电解质不断被消耗，而电解质时有限的，当电解质消耗殆尽时，传感器寿命截止。
四方光电：寻根问底，打破电化学甲醛传感器技术壁垒
四方光电基于多年电化学检测技术的研究，坚持技术创新，膜片自主研发生产，从根源上寻找电化学甲醛传感器的技术突破点，经过不断的产品升级，推出抗干扰电化学甲醛传感器CB-HCHO-V4，目前已批量上市。

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1、纳米材料膜片，抗酒精干扰。
四方光电电化学甲醛传感器CB-HCHO-V3采用纳米材料膜片，并创造性的使用双磨结构，酒精气体的干扰＜1%，可同时输出HCHO,TVOC,VOC,温度，湿度参数。


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图3：甲醛气体背景浓度下开机后，酒精介入测试曲线图


2、测量准确，精度高，稳定性好。
四方光电电化学甲醛传感器采用芬兰的GASERA ONE FORMALDEHYDE甲醛分析仪作为标准仪器，它是基于结合超灵敏悬臂增强型光声检测技术和运行在甲醛的中红外基本光谱吸收线的量子级联激光源技术。光声效应的一个主要优点是灵敏度不依赖于吸收路径长度。这允许从一个短的吸收路径长度的高灵敏度，和在一个广泛的动态测量范围内的高度线性响应，可以实时可靠地测量环境背景的甲醛水平，并且不需要任何消耗品。同时其检测甲醛的稳定性非常高，校准周期超过一年。

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3、较高的酒精耐受性，“中毒“风险极低。
四方光电自主研发生产的膜片，拥有良好的酒精耐受性，在实际使用的环境，不易出现“中毒”情况。


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4、独立温湿度传感器修正技术，不受温湿度影响。
四方光电电化学甲醛传感器采用独立的温湿度传感器，搭载动态温湿度修正技术，甲醛测量值不受温湿度影响。

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5、使用寿命长，理论寿命可达6年。
四方光电电化学甲醛传感器采用多孔陶瓷反应腔，配合独特的电解质缓慢释放结构，延长传感器的使用寿命。在实际寿命加速测试中，理论寿命大约6年。


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四方光电在电化学甲醛传感器CB-HCHO-V4的基础上，集成开发了便携式mini甲醛检测仪，其体积小巧，实现真正意义上的便携，LED屏幕数值显示，高浓度下蜂鸣报警；能够帮助消费者快速判断工作生活的环境甲醛浓度是否处于安全水平，能够判断甲醛净化器或者其他除甲醛手段的除醛效果，能够在选择家具或其他装饰材料时，帮助消费者选择到甲醛释放最少的产品，是消费者“口袋里的甲醛侦察先锋”。除此外还开发了空气质量检测仪AM7000，集成了PM2.5传感器、CO2传感器及温湿度传感器等，可通过wifi或者蓝牙进行通讯，实现室内空气质量的综合监测。

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文献贡献者

四方光电（武汉）仪器有限公司
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