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《科技》工研院提升微型感測技術量能

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工研院於日前環境感測物聯網與產業創新研討會中,展出電子衝擊式PM 2.5感測元件、電化學式O3感測模組及半導體式NO2的研發成果,希望能提升臺灣在微型感測元件的技術量能。此外,在環境感測物聯網的品質管理上也協同環保署建立臺灣微型感測器第三方驗證機制。對於環境應用領域上更導入大數據分析及機械學習之污染溯源模式,期盼能在協助臺灣環境治理,同時也帶動臺灣產業研發量能,開創新的產業生態圈。

 工研院綠能所副所長李宏台表示,電子衝擊式PM 2.5感測元件、電化學式O3及半導體式NO2感測模組都已經跟廠商洽談技轉,而水科技物聯網應用平台也已經在桃園實地測試中,希望把廠商的技術帶進來,盡快把這些技術商業化。現在外面一般所使用的環境感測技術大多採用國外感測器,工研院積極投入感測技術開發,期望能夠在臺灣深耕,未來將持續推動與國際接軌之驗證平台,強化國產化元件之國際競爭力,輔以國內場域驗證之實績與應用分析結果,將環境物聯網之整體服務推廣到國際市場。

 李宏台進一步指出,現階段環境感測技術大多是偵測現在環境的數據,並且搜集這些資料,還沒有做到預測。接下來開發的重點是希望透過AI人工智慧,結合氣象、人為活動等資料庫,更深入掌握地區特性,讓機器學習,進一步達到預測的效果。

 電子衝擊式PM 2.5感測模組

 工研院所開發的「電子衝擊式PM 2.5感測模組」,是用以偵測空氣中微小粒子,其偵測原理是以慣性作用原理篩選粒徑,並以微粒帶電原理量測微粒濃度。技術的特色在於結合了衝擊氣得精準、以及電子偵測的靈敏,可快速篩選粒徑且精準量測微粒濃度,以前光學式感測技術大多沒有這樣的篩選機制,造成數據資料的誤差。電子衝擊式PM 2.5感測模組可以應用於室內外環境,也可以和其他感應器整合運用,已經完成感測元件雛型機電整合及環境測試,首先會應用於工業上,裝設在像是工廠排放氣體的煙道、或是工業區的電線桿上。

 「氣態污染物(O3)感測模組」主要是用來偵測環境中像是O3、NO2等有害氣體,這也是臺灣第一個可以偵測O3、NO2的感測模組。其偵測原理是運用電化學式氣體感測原理,以奈米碳材改質電極,提高電化學式靈敏度,並利用選擇性觸媒及感測陣列演算,去除大氣環境中干擾因子的影響。

 O3是在汽車、工廠排放之後,經過光照所產生,如果濃度超過70ppb就對人體有害,此一感測模組的偵測極限<20ppb。氣態污染物感測模組可以滿足工業安全、室內外環境感測物聯網的需求,並且對空氣品質異常濃度訊息提出示警,目前已完成原型機組件開發並設計感測器模組。

 NO2感測模組是以感測複材元件微結構設計與電性調控,搭配室溫光激發感測反應,相比傳統上以加熱方式感測,可大大降低了其他還原性氣體的干擾,而且可以偵測低濃度,在台灣已經通過了專利申請、同時也在美國申請專利。依照環保標準來看,53ppb就達到黃色警戒,工研院所開發的NO2感測模組可以偵測到50ppb以下,現階段已經完成室溫型NO2之原型感測模組與3S測試結果。高溫燃燒會產生NO2,一般在交通擁擠的地方有刺鼻的嗆味刺激引發過敏咳嗽,可能是NO2作祟,未來可以放置像是雪隧等交通擁塞熱點偵測。

 「移動式水質感測設備」是把國產化感測器縮小,整合了4G傳輸、GPS定位模組,放置於一個活動式載具內,偵測水中的酸鹼度、溫度、以及重金屬物質,目前可以測出銅的濃度,未來會慢慢開發其他重金屬及測項的偵測。以前水質檢測是依靠環工人員一路採水,耗時也缺乏即時性。未來應用此設備,從上游到下游一路漂下來,每40秒會傳送一筆數據,如果有異常狀況,可即時啟動處置機制,避免污染擴散。(新聞來源:工商時報─袁顥庭/台北報導)