德国EC有机挥发物TVOC电化学气体传感器的选型

TVOC气体特性

TVOC是挥发性有机化合物的总称，它们是由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素组成的有机化合物。TVOC的主要来源包括建筑材料、家具、清洁用品、化妆品、烟草、汽车尾气等，以及工业生产过程尾气排放，化学品泄漏等。

TVOC气体的TLV与中毒反应：

TVOC气体的TLV(TWA)（工业职业接触限值）为0.5ppm，STEL（短时间接触限值）为1ppm。在接触高浓度TVOC气体时，可能会出现眼、鼻、喉、皮肤和呼吸道等方面的不适症状，如头痛、头晕、嗓子痛、恶心、呕吐、肺炎等。长期接触高浓度TVOC气体可能会导致肝、肺、肾、神经系统等方面的慢性病。因此，对于TVOC气体的检测和控制非常重要。

TVOC气体的室内空气标准：

TVOC气体的室内空气标准并没有国家规定的普遍标准，不同的国家、地区、行业都有其各自的标准，例如在美国，室内空气中TVOC的限制是350μg/m³，而在欧洲，室内空气中TVOC的限制是300 μg/m³（参考标准EN 16516）。在中国，根据《室内空气质量标准》GB/T18883-2002，室内空气中TVOC的限制是600μg/m³。不过，由于不同TVOC物质的毒性不同，其安全浓度也不同，因此在实际应用中，需要根据实际情况和相关标准进行综合评估和判断。

固态电化学TVOC气体传感器工作原理

传感器采用三电极设计，可以连续进行气体浓度测量，传感器主要由三电极系统(工作电极, 对电极, 参比电极)、固态电解质组成，并在恒电位下工作，被气体通过扩散孔到达传感器的工作电极，在电极的多孔微观表面发生电化学氧化或还原反应，反应的质子通过聚合物电解质迁移到对电极，电流信号大小与被测气体浓度成正比。由第一菲克定律表示：i = nFDC因此，流过的电流与目标气体的浓度成正比，参比电极与恒电位仪保持电位恒定。碳氢（烃）类化合物典型气体反应如下：

乙烯C2H4 ，将发生以下化学反应： 工作电极：C2H4+4H2O--->2CO2+12H++12e- 对 电 极：3O2+12H++12e--->6H2O 总反应式：C2H4+3O2=2CO2+2H2O

丁烷C4H10 ，将发生以下化学反应： 工作电极：C4H10+8H2O--->4CO2+26H++26e- 对 电 极：13O2+52H++52e--->26H2O 总反应式：2C4H10+13O2=4CO2+10H2O

苯乙烯C8H8 ，将发生以下化学反应： 工作电极：C8H8+16H2O--->8CO2+40H++40e- 对 电 极：10O2+40H++40e--->20H2O 总反应式：C8H8+10O2=8CO2+4H2O

传感器优点与特性

1. 灵敏度高：可检测PPB级浓度TVOC气体测量，最低可达0.01ppm；

2. 快速响应：传感器响应时间可在3秒以内，T90<30s；

3. 稳定性好：长期使用不会出现零点漂移等问题；

4. 寿命更长：采用非消耗型固态电解质技术，长期使用灵敏度衰减小；

5. 微小尺寸：可实现多参数集成设备应用，便携可穿戴设备集成；

6. 反应广谱：采用特殊纳米级催化材料，对普遍性VOC气体（NMHC碳氢化合物，油烟，苯系物，醇类，醛类，酚类，烃类，烷类，乙酸乙酯，汽油等气体）有更好的响应特征，可测量几百种以上的VOC气体；

7. 温度范围：可在-40°C~55°C环境下正常工作；

8. 线性度高：全量程线性测量（异丁烯气体），满足高精度<±5%FS

输出信号多样化选择

1. TTL UART Modbus RTU，I2C, SPI；

2. 4-20mA, RS-485, Wifi, LoRa, 4G；

TVOC传感器主要应用领域有那些？

1. 家居环境监测：需要保证家居空气质量，防止TVOC对人体健康的危害；

2. 工业生产过程监测：厂区环境下生产过程会产生大量的VOC气体，实时监测确保工人的安全和生产环境的健康；

3. 汽车内部空气质量监测：尾气排放进入车内的VOC气体对人体健康危害不容忽视；

4. 医院手术室内空气质量监测：需要保证手术室内的洁净空气质量，可联动新风系统进行有效控制，预防TVOC对手术的影响；

5. 食品加工环境监测：主要测量腐败、霉变、细菌滋生等导致的食品安全问题；

6. 大气环境监测站：VOC是大气污染物形成的主要来源，VOC气体在大气中形成光化学反应，会产生大量的其他污染气态，有效监测确保可评估环境质量。

7. 垃圾处理环境监测：垃圾处理过程会产生大量有毒物质，其中以VOC气体为主要污染物质；

8. 家用商用空气净化器：需要对TVOC等有害物质进行检测，可确保净化器的清洁效率和能耗控制，实时呈现环境中的TVOC含量。

9. 厨房环境监测：厨房是家居环境中产生异味和有害物质的主要源头，会产生大量的烃为物质，包括厨余垃圾产生的大量恶臭异味。

10. 公共场所安全监测：易燃易爆物器的挥发监测，有毒有害气体危害，对公共防化反恐应用监测以确保公共场所的安全。

11. 建筑材料检测：有效监测建筑材料的VOC释放量，以确保建筑材料对人体的健康危害；

12. 职业病防治：化工生产与工业制造领域对生产作业环境中的VOC监测，以确保工人的健康。

13. 医院环境空气质量监测：保证医院环境内的空气质量，防止病毒在空气中的传播，有效防治交叉感染带来的风险。

关于我们

EC Sense的气体传感器在各大行业及领域均得到了广泛应用，尤其在工业监测领域，可实现PPB级检测分辨率，抗干扰强，稳定可靠，测量精度得到大大提升，用户认可度高，尤其在工业安全领域中便携式检测仪、固定式工业探测报警器、氧气分析仪、在线式监测系统集成等。

爱氪森科技AQSystems长期致力于智能气体传感技术研究和应用，同时开发各行业专业需求相关检测、报警与分析仪器，为用户提供全信号链，一站式气体检测解决方案。