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四方光電電化學(xué)甲醛傳感器的技術(shù)創(chuàng)新與突破

家居環(huán)境是人們大部分時(shí)間生活的場所，良好的室內(nèi)空氣質(zhì)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(yīng)用在室內(nèi)裝修上，這些材料會(huì)持續(xù)緩慢的揮發(fā)甲醛氣體，釋放周期長，最高可達(dá)15年。甲醛（HCHO）是一種無色,有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，有較高毒性，甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，具有強(qiáng)烈的致癌作用。
甲醛凈化市場存在的矛盾
《GBT 18883-2002 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，室內(nèi)甲醛氣體的濃度應(yīng)控制在0.1mg/m3以下。甲醛氣體雖然有強(qiáng)烈的刺激性氣味，但低濃度的甲醛氣體并不能夠被人體準(zhǔn)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(huán)境是否處于安全水平呢？
2、消費(fèi)者在購買甲醛凈化器時(shí)，面對(duì)令人眼花繚亂的甲醛凈化器，應(yīng)該如何選擇呢？
3、購買甲醛凈化器或請(qǐng)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(nèi)甲醛濃度是否在安全范圍內(nèi)呢?
專業(yè)的甲醛檢測儀器，價(jià)格高昂，且操作復(fù)雜，對(duì)普通消費(fèi)來講，并不適用。適合普通消費(fèi)者的是，能夠便捷、快速檢測甲醛氣體濃度并將之呈現(xiàn)給消費(fèi)者的測甲醛產(chǎn)品。
甲醛凈化與甲醛濃度檢測的市場現(xiàn)狀
甲醛凈化器：甲醛凈化器作為室內(nèi)除甲醛最有效的手段之一，在市場需求的推動(dòng)下，發(fā)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(yīng)原理等等。甲醛凈化器上甲醛濃度實(shí)時(shí)顯示會(huì)增加消費(fèi)者的體驗(yàn)感與信任度，所以消費(fèi)者在購買甲醛凈化器時(shí)，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(tái)的調(diào)研能夠發(fā)現(xiàn)，便攜式的甲醛檢測儀種類繁多，整體來講價(jià)格低的銷售會(huì)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(dǎo)體傳感器。大多消費(fèi)者對(duì)甲醛檢測了解并不深入，在做選擇時(shí)，很容易受到宣傳手段的誤導(dǎo)。從用戶評(píng)價(jià)中可以看到，很多用戶在購買甲醛檢測后，在實(shí)際使用中并不能反映真實(shí)的甲醛濃度，成為擺設(shè)。

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(xué)檢測原理的高精度、高靈敏度及使用便捷性占據(jù)市場主流，但是由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，電化學(xué)甲醛傳感器在室內(nèi)應(yīng)用依然存在一些挑戰(zhàn)。

電化學(xué)甲醛傳感器原理圖


圖1：電化學(xué)甲醛傳感器原理圖
電化學(xué)甲醛傳感器的技術(shù)難點(diǎn)
1、交叉氣體的干擾。由于乙醇?xì)怏w也能夠與電化學(xué)甲醛傳感器中的電解液發(fā)生反應(yīng)，因此電化學(xué)甲醛傳感器在家居環(huán)境中使用時(shí)，會(huì)受到烹飪、飲酒等動(dòng)作中散發(fā)出的乙醇?xì)怏w的影響，出現(xiàn)測量值異常高的情況。
2、高濃度酒精環(huán)境下“中毒”。當(dāng)外界有高濃度酒精持續(xù)接觸電化學(xué)甲醛傳感器時(shí)，高濃度酒精會(huì)充滿傳感器內(nèi)部的反應(yīng)腔，造成電解液中的電解質(zhì)失去平衡，出現(xiàn)“中毒”現(xiàn)象，這往往這要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天恢復(fù)。
3、存儲(chǔ)及工作溫度限制。由于電化學(xué)甲醛傳感器中的電解質(zhì)以電解液作為載體，當(dāng)溫度過高時(shí)，會(huì)造成電解液迅速流失，影響到傳感器的使用壽命。當(dāng)溫度過低時(shí)，電解質(zhì)會(huì)凝固，傳感器無法工作。
4、使用壽命。電化學(xué)甲醛傳感器依靠電解質(zhì)與甲醛氣體反應(yīng)產(chǎn)生的電子移動(dòng)來識(shí)別甲醛氣體濃度，在反應(yīng)過程中，電解質(zhì)不斷被消耗，而電解質(zhì)時(shí)有限的，當(dāng)電解質(zhì)消耗殆盡時(shí)，傳感器壽命截止。
四方光電：尋根問底，打破電化學(xué)甲醛傳感器技術(shù)壁壘
四方光電基于多年電化學(xué)檢測技術(shù)的研究，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，膜片自主研發(fā)生產(chǎn)，從根源上尋找電化學(xué)甲醛傳感器的技術(shù)突破點(diǎn)，經(jīng)過不斷的產(chǎn)品升級(jí)，推出抗干擾電化學(xué)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(xué)甲醛傳感器CB-HCHO-V3采用納米材料膜片，并創(chuàng)造性的使用雙磨結(jié)構(gòu)，酒精氣體的干擾＜1%，可同時(shí)輸出HCHO,TVOC,VOC,溫度，濕度參數(shù)。

甲醛氣體背景濃度下開機(jī)后，酒精介入測試曲線圖


圖3：甲醛氣體背景濃度下開機(jī)后，酒精介入測試曲線圖
2、測量準(zhǔn)確，精度高，穩(wěn)定性好。
四方光電電化學(xué)甲醛傳感器采用芬蘭的GASERA ONE FORMALDEHYDE甲醛分析儀作為標(biāo)準(zhǔn)儀器，它是基于結(jié)合超靈敏懸臂增強(qiáng)型光聲檢測技術(shù)和運(yùn)行在甲醛的中紅外基本光譜吸收線的量子級(jí)聯(lián)激光源技術(shù)。光聲效應(yīng)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度不依賴于吸收路徑長度。這允許從一個(gè)短的吸收路徑長度的高靈敏度，和在一個(gè)廣泛的動(dòng)態(tài)測量范圍內(nèi)的高度線性響應(yīng)，可以實(shí)時(shí)可靠地測量環(huán)境背景的甲醛水平，并且不需要任何消耗品。同時(shí)其檢測甲醛的穩(wěn)定性非常高，校準(zhǔn)周期超過一年。

3、較高的酒精耐受性，“中毒“風(fēng)險(xiǎn)極低。
四方光電自主研發(fā)生產(chǎn)的膜片，擁有良好的酒精耐受性，在實(shí)際使用的環(huán)境，不易出現(xiàn)“中毒”情況。



4、獨(dú)立溫濕度傳感器修正技術(shù)，不受溫濕度影響。
四方光電電化學(xué)甲醛傳感器采用獨(dú)立的溫濕度傳感器，搭載動(dòng)態(tài)溫濕度修正技術(shù)，甲醛測量值不受溫濕度影響。

5、使用壽命長，理論壽命可達(dá)6年。
四方光電電化學(xué)甲醛傳感器采用多孔陶瓷反應(yīng)腔，配合獨(dú)特的電解質(zhì)緩慢釋放結(jié)構(gòu)，延長傳感器的使用壽命。在實(shí)際壽命加速測試中，理論壽命大約6年。

四方光電在電化學(xué)甲醛傳感器CB-HCHO-V4的基礎(chǔ)上，集成開發(fā)了便攜式mini甲醛檢測儀，其體積小巧，實(shí)現(xiàn)真正意義上的便攜，LED屏幕數(shù)值顯示，高濃度下蜂鳴報(bào)警；能夠幫助消費(fèi)者快速判斷工作生活的環(huán)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(shí)，幫助消費(fèi)者選擇到甲醛釋放最少的產(chǎn)品，是消費(fèi)者“口袋里的甲醛偵察先鋒”。除此外還開發(fā)了空氣質(zhì)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(lán)牙進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣質(zhì)量的綜合監(jiān)測。

四方光電企業(yè)介紹
四方光電于2003年在“中國武漢-光谷”成立，是一家專業(yè)從事氣體傳感器、氣體分析儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。四方光電公司董事長、創(chuàng)始人熊友輝為華中科技大學(xué)熱能工程專業(yè)博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，國務(wù)院特殊津貼專家。
公司開發(fā)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(dǎo)(TCD)、激光拉曼(LRD)等原理的氣體傳感技術(shù)平臺(tái)，形成了氣體傳感器、氣體分析儀器兩大類產(chǎn)業(yè)生態(tài)、幾十款不同產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外的家電、汽車、醫(yī)療、環(huán)保、工業(yè)、能源計(jì)量等領(lǐng)域。
四方光電是湖北省首批知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范建設(shè)企業(yè)，建設(shè)有湖北省氣體分析儀器儀表工程技術(shù)研究中心、湖北省企業(yè)技術(shù)中心，承擔(dān)了國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)、工信部物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)等國家科技開發(fā)項(xiàng)目。截至2020年8月底，公司及子公司擁有101項(xiàng)境內(nèi)外注冊(cè)專利，其中國內(nèi)99項(xiàng)，國外2項(xiàng)。發(fā)明專利共有33項(xiàng)（境內(nèi)31項(xiàng)，境外2項(xiàng)）。公司及子公司湖北銳意入選工信部2019年工業(yè)強(qiáng)基傳感器“一條龍”應(yīng)用計(jì)劃示范企業(yè)。憑借長期的技術(shù)積淀、良好的產(chǎn)品性能及國際化視野，公司已取得多家國內(nèi)外知名企業(yè)的認(rèn)可，產(chǎn)品銷往全國并出口到多個(gè)國家和地區(qū)。