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四方光電電化學甲醛傳感器的技術創新與突破

家居環境是人們大部分時間生活的場所,良好的室內空氣質量是保障人們身體健康的前提。然而,隨著人們生活水平的提高,大量的板材和漆料大量應用在室內裝修上,這些材料會持續緩慢的揮發甲醛氣體,釋放周期長,最高可達15年。甲醛(HCHO)是一種無色,有強烈刺激性氣味的氣體,有較高毒性,甲醛已經被世界衛生組織確定為致癌和致畸形物質,是公認的變態反應源,具有強烈的致癌作用。
甲醛凈化市場存在的矛盾
《GBT 18883-2002 室內空氣質量標準》中規定,室內甲醛氣體的濃度應控制在0.1mg/m3以下。甲醛氣體雖然有強烈的刺激性氣味,但低濃度的甲醛氣體并不能夠被人體準確的感知到,容易長期潛伏在人們周圍,危害健康。
1、如何判斷自己工作、生活的環境是否處于安全水平呢?
2、消費者在購買甲醛凈化器時,面對令人眼花繚亂的甲醛凈化器,應該如何選擇呢?
3、購買甲醛凈化器或請除甲醛公司上門除醛后,如何能夠清楚的知道除甲醛的效果呢,除甲醛后的室內甲醛濃度是否在安全范圍內呢?
專業的甲醛檢測儀器,價格高昂,且操作復雜,對普通消費來講,并不適用。適合普通消費者的是,能夠便捷、快速檢測甲醛氣體濃度并將之呈現給消費者的測甲醛產品。
甲醛凈化與甲醛濃度檢測的市場現狀
甲醛凈化器:甲醛凈化器作為室內除甲醛最有效的手段之一,在市場需求的推動下,發展迅速,基于不同除甲醛原理的甲醛凈化器層出不窮,包括活性炭吸附原理、高錳酸鉀催化原理、光催化原理、二氧化氯反應原理等等。甲醛凈化器上甲醛濃度實時顯示會增加消費者的體驗感與信任度,所以消費者在購買甲醛凈化器時,更愿意選擇有甲醛濃度顯示的甲醛凈化器。
甲醛檢測儀:從電商平臺的調研能夠發現,便攜式的甲醛檢測儀種類繁多,整體來講價格低的銷售會更為客觀一些,甚至有一些高銷量的甲醛檢測儀其核心是半導體傳感器。大多消費者對甲醛檢測了解并不深入,在做選擇時,很容易受到宣傳手段的誤導。從用戶評價中可以看到,很多用戶在購買甲醛檢測后,在實際使用中并不能反映真實的甲醛濃度,成為擺設。

甲醛凈化器與甲醛檢測儀中甲醛濃度檢測的核心都是甲醛傳感器,目前,由于電化學檢測原理的高精度、高靈敏度及使用便捷性占據市場主流,但是由于室內環境復雜,電化學甲醛傳感器在室內應用依然存在一些挑戰。

電化學甲醛傳感器原理圖


圖1:電化學甲醛傳感器原理圖
電化學甲醛傳感器的技術難點
1、交叉氣體的干擾。由于乙醇氣體也能夠與電化學甲醛傳感器中的電解液發生反應,因此電化學甲醛傳感器在家居環境中使用時,會受到烹飪、飲酒等動作中散發出的乙醇氣體的影響,出現測量值異常高的情況。
2、高濃度酒精環境下“中毒”。當外界有高濃度酒精持續接觸電化學甲醛傳感器時,高濃度酒精會充滿傳感器內部的反應腔,造成電解液中的電解質失去平衡,出現“中毒”現象,這往往這要幾個小時甚至幾天恢復。
3、存儲及工作溫度限制。由于電化學甲醛傳感器中的電解質以電解液作為載體,當溫度過高時,會造成電解液迅速流失,影響到傳感器的使用壽命。當溫度過低時,電解質會凝固,傳感器無法工作。
4、使用壽命。電化學甲醛傳感器依靠電解質與甲醛氣體反應產生的電子移動來識別甲醛氣體濃度,在反應過程中,電解質不斷被消耗,而電解質時有限的,當電解質消耗殆盡時,傳感器壽命截止。
四方光電:尋根問底,打破電化學甲醛傳感器技術壁壘
四方光電基于多年電化學檢測技術的研究,堅持技術創新,膜片自主研發生產,從根源上尋找電化學甲醛傳感器的技術突破點,經過不斷的產品升級,推出抗干擾電化學甲醛傳感器CB-HCHO-V4,目前已批量上市。

1、納米材料膜片,抗酒精干擾。
四方光電電化學甲醛傳感器CB-HCHO-V3采用納米材料膜片,并創造性的使用雙磨結構,酒精氣體的干擾<1%,可同時輸出HCHO,TVOC,VOC,溫度,濕度參數。

甲醛氣體背景濃度下開機后,酒精介入測試曲線圖


圖3:甲醛氣體背景濃度下開機后,酒精介入測試曲線圖
2、測量準確,精度高,穩定性好。
四方光電電化學甲醛傳感器采用芬蘭的GASERA ONE FORMALDEHYDE甲醛分析儀作為標準儀器,它是基于結合超靈敏懸臂增強型光聲檢測技術和運行在甲醛的中紅外基本光譜吸收線的量子級聯激光源技術。光聲效應的一個主要優點是靈敏度不依賴于吸收路徑長度。這允許從一個短的吸收路徑長度的高靈敏度,和在一個廣泛的動態測量范圍內的高度線性響應,可以實時可靠地測量環境背景的甲醛水平,并且不需要任何消耗品。同時其檢測甲醛的穩定性非常高,校準周期超過一年。

3、較高的酒精耐受性,“中毒“風險極低。
四方光電自主研發生產的膜片,擁有良好的酒精耐受性,在實際使用的環境,不易出現“中毒”情況。



4、獨立溫濕度傳感器修正技術,不受溫濕度影響。
四方光電電化學甲醛傳感器采用獨立的溫濕度傳感器,搭載動態溫濕度修正技術,甲醛測量值不受溫濕度影響。

5、使用壽命長,理論壽命可達6年。
四方光電電化學甲醛傳感器采用多孔陶瓷反應腔,配合獨特的電解質緩慢釋放結構,延長傳感器的使用壽命。在實際壽命加速測試中,理論壽命大約6年。

四方光電在電化學甲醛傳感器CB-HCHO-V4的基礎上,集成開發了便攜式mini甲醛檢測儀,其體積小巧,實現真正意義上的便攜,LED屏幕數值顯示,高濃度下蜂鳴報警;能夠幫助消費者快速判斷工作生活的環境甲醛濃度是否處于安全水平,能夠判斷甲醛凈化器或者其他除甲醛手段的除醛效果,能夠在選擇家具或其他裝飾材料時,幫助消費者選擇到甲醛釋放最少的產品,是消費者“口袋里的甲醛偵察先鋒”。除此外還開發了空氣質量檢測儀AM7000,集成了PM2.5傳感器、CO2傳感器及溫濕度傳感器等,可通過wifi或者藍牙進行通訊,實現室內空氣質量的綜合監測。

四方光電企業介紹
四方光電于2003年在“中國武漢-光谷”成立,是一家專業從事氣體傳感器、氣體分析儀器研發、生產和銷售的高新技術企業。四方光電公司董事長、創始人熊友輝為華中科技大學熱能工程專業博士,教授級高級工程師,國務院特殊津貼專家。
公司開發了基于非分光紅外(NDIR)、光散射探測(LSD)、超聲波(Ultrasonic)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)、熱導(TCD)、激光拉曼(LRD)等原理的氣體傳感技術平臺,形成了氣體傳感器、氣體分析儀器兩大類產業生態、幾十款不同產品,廣泛應用于國內外的家電、汽車、醫療、環保、工業、能源計量等領域。
四方光電是湖北省首批知識產權示范建設企業,建設有湖北省氣體分析儀器儀表工程技術研究中心、湖北省企業技術中心,承擔了國家重大科學儀器設備開發專項、工信部物聯網發展專項等國家科技開發項目。截至2020年8月底,公司及子公司擁有101項境內外注冊專利,其中國內99項,國外2項。發明專利共有33項(境內31項,境外2項)。公司及子公司湖北銳意入選工信部2019年工業強基傳感器“一條龍”應用計劃示范企業。憑借長期的技術積淀、良好的產品性能及國際化視野,公司已取得多家國內外知名企業的認可,產品銷往全國并出口到多個國家和地區。

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