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气体传感器市场的发展情况

发布时间: 2021-02-23  点击次数: 35次

 20 世纪 60 年代初期,科学家已发现金属氧化物半导体(MOX)薄膜能够用 于气体浓度传感。直到 70 年代初期,日本费加罗公司创始人 Taguchi 发明了世 界上第一个可以进入实际应用的 SnO2 薄膜半导体气体传感器,用于检测低浓度 的可燃性或者还原性气体,并命名为 TGS(Taguchi Gas Sensor)。

 此后,各种不同的金属氧化物半导体材料被开发出来,气敏元件制作工艺也 从手工涂覆发展到厚膜印刷、MEMS 工艺等,实现了气体传感器的小型化、低 功耗和大批量制造,产品一致性得到很大提高。半导体气体传感器以往主要应用 于民用报警器;随着 MEMS 技术的发展以及敏感材料性能的进一步提高,目前 基于 MEMS 工艺制备的 MOX 技术 VOC 气体传感器及空气品质气体传感器 (AQS:用于测量 CO、NO2、NH3 等)已经广泛应用于空气净化器、暖通空调 (HVAC)以及汽车空气循环控制等领域。

 在 20 世纪 60 年代中期,针对半导体气体传感器存在选择性和稳定性不理想 的问题,热催化气体传感器得到快速发展,并成为可燃气体监测特别是煤矿瓦斯 监测的重要选择。此后主要气体传感器厂家都开始生产热催化原理的可燃气体传 感器。我国是世界上主要的煤炭生产国,国家在多个五年计划中都提出对高性能 的催化燃烧气体传感器进行科技攻关,使得我国成为催化燃烧气体传感器主要研 发、生产和销售国家,技术水平和产品性能与水平相当。该类体传感器需要 依托足够氧气进行催化燃烧,因此在无氧环境下可能无法检测任何可燃性气体。同时,某些含铅化合物、硫化合物、硅烷、磷化合物、卤代烃等参与催化燃烧反 应后可能造成气体传感器中毒失效。

工业过程释放出大量低浓度的有毒、有害气体,如 CO、H2S 等,半导体及 催化燃烧气体传感器无法对其准确测量和报警,而具有良好选择性和高灵敏度的 电化学气体传感器则可以实现上述目的。以往电化学气体传感器需要使用比较昂 贵的金属作为催化剂,且使用寿命有限,一般不超过两年。近年来可印刷的长寿 命电化学气体传感器问世,具备更小体积和更长寿命。 

英国和德国是上电化学气体传感器的主要生产国家,其中英国以剑桥大 学为中心形成了诸多电化学气体传感器公司。目前,我国已经成为上电化学 气体传感器的主要市场,自主品牌电化学气体传感器企业也不断涌现,技术水平 持续提高,初步具备了与品牌进行市场竞争的能力。 

随着建筑节能的发展,新风系统需要根据 CO2 含量进行准确的新风控制, 用于保证建筑的舒适性和经济性,从而对低成本、高可靠性的 CO2 气体传感器 提出市场需求。随着热电堆、热释电原理红外探测器实现批量生产,红外 CO2 气体传感器的生产成本大幅下降并得以快速普及。同时,针对催化燃烧气体传感 器测量可燃气的缺点,采用红外技术的微型甲烷、丙烷气体传感器应运而生,且 具有精度高、寿命长、不需要氧气参与的优势,可在部分应用领域快速替代催化 燃烧气体传感器。 

近年来,随着雾霾问题的出现,空气净化器市场快速发展,粉尘传感器需求 持续增长。国内公司在激光粒子计数器技术基础上快速开发出低成本的、可显示 浓度数值的光学粉尘传感器。目前,国产光学粉尘传感器特别是激光粉尘传感器 占据了主要市场份额。

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