萬物皆可碳中和,二氧化碳傳感器步入新賽道

時(shí)間:2021-11-02

來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:自2021年政府工作報(bào)告將“扎實(shí)做好碳達(dá)峰、碳中和各項(xiàng)工作”列為重點(diǎn)工作之一以來,如何實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)也成為了傳感器圈內(nèi)熱議的話題。碳中和第一步,確認(rèn)碳排放量, 二氧化碳傳感器必不可少。

  減碳之路,企業(yè)任重道遠(yuǎn)

  碳中和的定義:碳中和是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人測算在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量,然后通過植物造樹造林、節(jié)能減排等形式,抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量,實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

  先來看下全球碳排放現(xiàn)狀,縱觀全球,發(fā)電消耗是二氧化碳最大來源。發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體(美國、歐盟)二氧化碳次要來源為交通運(yùn)輸、建筑消耗,發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體(中國、印度)次要來源主要集中于工業(yè)燃燒。

溫室氣體排放

  資料來源:世界資源研究所(WRI)

  全球碳中和共識(shí)下,減碳之路,依然任重道遠(yuǎn)。企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳抵消,主要通過三種路徑。

  ★ 第一步:計(jì)算碳足跡,建立低碳體系。碳足跡計(jì)算是針對(duì)企業(yè)所有可能產(chǎn)生溫室氣體的來源,進(jìn)行排放源清查與數(shù)據(jù)搜集,以了解企業(yè)溫室氣體排放源及量化所搜集的數(shù)據(jù)信息。

  ★ 第二步:減少碳排放。通過對(duì)企業(yè)排放源清查,詳細(xì)了解企業(yè)的碳排放源及量,相應(yīng)地制定一系列有效措施,從而減少因企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營等活動(dòng)中所產(chǎn)生的碳排放。

  ★ 第三步:實(shí)現(xiàn)碳中和。通過購買自愿碳減排額的方式實(shí)現(xiàn)碳排放的抵消,以自愿為基本原則。

  作為碳減排實(shí)施的必要條件,二氧化碳碳排放監(jiān)測與核算勢(shì)在必行,未來二氧化碳傳感器市場發(fā)展可期。

  二氧化碳傳感器市場的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

  二氧化碳含量是衡量空氣質(zhì)量的重要指標(biāo),當(dāng)二氧化碳濃度超過一定標(biāo)準(zhǔn)后,人們會(huì)感覺到不舒服。世衛(wèi)組織建議盡可能將室內(nèi)二氧化碳濃度保持在1000 ppm以下。

  二氧化碳濃度含量與人體生理反應(yīng)如下:

  350~450ppm:同一般室外環(huán)境

  350~1000ppm:空氣清新,呼吸順暢

  1000~2000ppm:感覺空氣渾濁,并開始覺得昏昏欲睡

  2000~5000ppm:感覺頭痛、嗜睡、呆滯、注意力無法集中、心跳加速、輕度惡心

  大于5000ppm:可能導(dǎo)致嚴(yán)重缺氧,造成永久性腦損傷、昏迷、甚至死亡

  目前,在室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域,二氧化碳傳感器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)可以和新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),一旦二氧化碳濃度超標(biāo),便可以聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行排風(fēng)、換氣。

  此外,二氧化碳傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域也大有作為,例如,新冠病毒治療中用到的呼吸機(jī)監(jiān)測二氧化碳含量少不了高速響應(yīng)的二氧化碳傳感器。化石燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳,在此領(lǐng)域需要長期監(jiān)測二氧化碳排放量。大棚種植蔬菜技術(shù)為人類帶來極大的便利,其中蔬菜需要二氧化碳濃度一般是1000ppm~1500ppm,所以塑料大棚中通常會(huì)安裝二氧化碳傳感器以確保二氧化碳濃度不足時(shí)及時(shí)報(bào)警。

  根據(jù)原理的不同,二氧化碳傳感器主要可以分為固態(tài)電解質(zhì)式、電容式、光纖、紅外吸收等類型。紅外二氧化碳傳感器是當(dāng)前較為主流的類型。

  而紅外二氧化碳傳感器則是通過二氧化碳對(duì)于特定波段紅外輻射的吸收作用,測得的輻射能量強(qiáng)弱來獲得被測氣體中二氧化碳的含量。紅外二氧化碳傳感器具有更高的精度,更好的穩(wěn)定性,可廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)及空氣質(zhì)量檢測設(shè)備等。

  碳中和領(lǐng)域?qū)怏w的監(jiān)測不僅僅是二氧化碳?xì)怏w濃度,還有其他溫室氣體,比如甲烷(CH?)、氧化亞氮(N?O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。此外,碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),需要產(chǎn)業(yè)鏈很多環(huán)節(jié)控制碳排放。由此涉及到其他種類的氣體傳感器,對(duì)著排放標(biāo)準(zhǔn)越來越高,也會(huì)對(duì)這些氣體傳感器提出更多的要求。

  隨著大眾對(duì)健康的日益重視,空氣凈化器、新風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)等的市場需求呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢(shì),目前上述空氣凈化設(shè)備在我國家庭及商業(yè)樓宇中滲透率仍然較低,該領(lǐng)域有較大市場空間。且隨著新興技術(shù)的推動(dòng),氣體傳感器也出現(xiàn)了新興市場,如智能家居、可穿戴設(shè)備、智能移動(dòng)終端。據(jù)市場研究公司Yole Développement預(yù)測,2021年全球氣體傳感器市場規(guī)模將達(dá)到9.2億美元,未來5年的復(fù)合年增長率為7.3%,其中環(huán)境監(jiān)測在所有應(yīng)用領(lǐng)域中位列第三。

  氣體傳感器可劃分為半導(dǎo)體、電化學(xué)、催化燃燒、紅外四大類型。受新興市場推動(dòng),目前氣體傳感器的發(fā)展有三大方向:

  一是微型化。利用硅基微加工技術(shù)或者多層陶瓷共燒結(jié)技術(shù),采用厚膜薄膜混合電子技術(shù),將傳感器微型化,實(shí)現(xiàn)批量化制造,提高一致性和互換性,使其體積和功耗顯著降低,能夠應(yīng)用于對(duì)低能耗和小尺寸有較高要求的領(lǐng)域。

  二是新材料的應(yīng)用。氣體傳感器的關(guān)鍵是氣體敏感材料,敏感材料決定了傳感器的各項(xiàng)性能,特別是選擇性和穩(wěn)定性。納米材料、分級(jí)材料、雜化材料、新型碳材料(碳納米管、石墨烯和石墨炔等)以及新型二維材料、金屬有機(jī)框架化合物的應(yīng)用,對(duì)于提高氣體傳感器的性能,拓寬氣體傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域有潛在的意義。

  三是智能化。單立傳感器器件存在的問題可能短時(shí)間內(nèi)無法解決,可以采用算法進(jìn)行補(bǔ)償提升,將多個(gè)相同或者不同類型氣體傳感器組成傳感器陣列,對(duì)其信號(hào)進(jìn)行加工處理,采用先進(jìn)的算法,獲得更多有價(jià)值的信息,提高測量儀器的性能。

  為適應(yīng)消費(fèi)市場升級(jí)潮流,氣體傳感器行業(yè)將逐漸向低成本、功能化、集成化、微型化、智能化等方向發(fā)展,升級(jí)換代速度加快。

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