二氧化碳傳感器為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)賦能

　　近年來，我國節(jié)能減排取得顯著成效，特別是在節(jié)能減排的推動下，我國工業(yè)、交通、能源、建筑等各行業(yè)都取得了巨大成就。但與此同時，也帶來了巨大的環(huán)境問題：由于大量化石能源的消耗，我國已成為全球溫室氣體排放的“大戶”。

從2005年至今，我國二氧化碳排放量累計(jì)增長近5倍，已躍居全球第一。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新階段，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視氣候變化問題，提出了“雙碳”目標(biāo)。

要實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰(2030年)和2060年前碳達(dá)峰，建立在以我為主的國際氣候體系。我國已成為全球應(yīng)對氣候變化的合作伙伴，積極開展國際交流與合作。在新形勢下，加快發(fā)展清潔能源已成為構(gòu)建新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化“四化同步”的重大工程。推進(jìn)清潔能源供暖是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要一環(huán)，這不僅關(guān)系到整個國家的長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)和人民群眾的切身利益與幸福感，更是關(guān)乎我國未來國際競爭安全。

　　1.我國碳排放現(xiàn)狀

　　目前，我國工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的碳排放總量已占到全球排放總量70%以上，嚴(yán)重制約著我國的綠色可持續(xù)發(fā)展。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國的城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對城市生活和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要求越來越高，特別是人口增加導(dǎo)致交通擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重，同時導(dǎo)致了溫室氣體排放量不斷增加。

截至2020年6月，我國溫室氣體排放量已占全球碳排放權(quán)的23%~22%,居世界首位。據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)，全球每年碳凈排放總量為95億噸，其中約有20億噸來自碳排放。截至2020年底，全球近一半溫室氣體來自碳排放。

隨著國際形勢的不斷變化以及我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展形勢的不斷變化，為了應(yīng)對新形勢帶來的挑戰(zhàn)進(jìn)行新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)和新業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)型升級需要不斷優(yōu)化調(diào)整減排措施。對于未來氣候變化，我們必須堅(jiān)持走低碳環(huán)保發(fā)展之路，加快推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)和重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能減排改造。

　　2.碳達(dá)峰的兩個重要途徑

　　從化石燃料中提取二氧化碳是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的兩個重要途徑，也是控制溫室氣體排放實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑。據(jù)世界能源組織統(tǒng)計(jì)，全球化石燃料排放約占80%,而化石燃料的生產(chǎn)、消費(fèi)和輸送等活動產(chǎn)生大量的二氧化碳。

目前我國生產(chǎn)生活過程中排放的污染物中，約有70%以上來自于能源消費(fèi)和生產(chǎn)使用活動。因此，應(yīng)高度重視化石燃料中 CO、SO2、 NOx、O3等各種溫室氣體排放，從源頭上減少化石燃料對環(huán)境的影響，確保氣候安全穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

以石油為例，我國石油消費(fèi)量占全球1/4,其中近1/5是從進(jìn)口地獲得的。在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中會產(chǎn)生大量二氧化碳排放，如我國自2012年開始一直處于高消耗狀態(tài)——石油資源十分匱乏、能源消耗量大——而對環(huán)境影響巨大。因此做好大氣污染治理是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要一環(huán)。

　　3.實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排有哪些手段和技術(shù)

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。二氧化碳傳感器，主要用于檢測空氣中二氧化碳(CO2)氣體的濃度，在農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域中廣泛使用，如：種植大棚、畜牧養(yǎng)殖場，啤酒、碳酸飲料、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品等，對CO2濃度的監(jiān)測可以改善空氣的質(zhì)量，預(yù)防傳染病流行，確保公共健康安全。

目前市場上常見的二氧化碳傳感器主要有固體電解質(zhì)型、電化學(xué)型、催化型和紅外型：

　　(1)固體電解質(zhì)是具有與電解質(zhì)水溶液相同的離子導(dǎo)電特性的固體物質(zhì)。當(dāng)用作氣體傳感器時，它是一個電池。當(dāng)這種類型的二氧化碳傳感器被放置在含有二氧化碳?xì)怏w的環(huán)境中時，會發(fā)生細(xì)胞反應(yīng)，從而計(jì)算出二氧化碳的濃度。

　　(2)電化學(xué)二氧化碳傳感器利用二氧化碳?xì)怏w的電化學(xué)活性原理來測量濃度。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入傳感器時，在敏感的電極表面發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，產(chǎn)生電流，通過外電路流過電擊。電流與氣體濃度成正比，可以通過外電路的負(fù)載電阻來測量。

　　(3)催化劑二氧化碳變送器是以催化劑為基本元件的二氧化碳傳感器。它利用特定類型電阻器表面的催化劑涂層，在一定溫度下，可燃?xì)怏w在其表面催化燃燒，作為二氧化碳發(fā)射器的原理。因此，人們把這種二氧化碳發(fā)射器稱為熱燃燒發(fā)射器。

　　(4)自然界中的每種氣體都會吸收光，CO2氣體對波長為4.26m的紅外線特別敏感，紅外二氧化碳傳感器根據(jù)CO2對特定波段紅外輻射的吸收來衰減透過測量室的輻射能量，衰減程度取決于被測氣體中CO2的含量。

二氧化碳傳感器應(yīng)用案例

　　二氧化碳傳感器在工業(yè)廢氣排放中的應(yīng)用

　　工業(yè)廢氣種類繁多，可能對環(huán)境造成不同程度的危害。廢氣是指人類在生產(chǎn)和生活中排放的有毒有害氣體。特別是化工廠、鋼鐵廠、制藥廠，煉油廠等，以及人類生活帶來的生活廢氣的生產(chǎn)。廢氣的氣味很大，嚴(yán)重污染環(huán)境，影響人體健康。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，人類活動(例如燃燒化石燃料和森林砍伐)加劇了溫室氣體濃度的增加。也有一些工業(yè)企業(yè)在燃燒和生產(chǎn)過程中使用煙囪或廢氣，大量的CO2氣體從管道的開口處排出。這些使全球變暖成為當(dāng)今人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

　　全球碳排放量再創(chuàng)新高。當(dāng)許多人對此漠不關(guān)心時，碳排放量增加帶來的溫室效應(yīng)正在悄悄影響著人們的生活環(huán)境，如病蟲害增加、海平面上升、氣候異常、荒漠化面積增加等。因此，有必要在排放工業(yè)廢氣時監(jiān)測煙氣濃度，可以在煙囪中安裝監(jiān)視二氧化碳濃度的二氧化碳傳感器，嚴(yán)格控制廢氣中二氧化碳濃度的含量。

　　二氧化碳傳感器在環(huán)保中央空調(diào)中的應(yīng)用

　　如果房間里人多，空氣不流通，或者房間里有煤氣或者煤爐燃燒，再加上人體呼吸排放的CO2，空氣中的含氧量相對降低，二氧化碳濃度升高，室內(nèi)人員會有不同程度的中毒癥狀。

　　很多經(jīng)常待在室內(nèi)的人喜歡開空調(diào)來通風(fēng)，但是普通中央空調(diào)空氣凈化效果差，導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染物較多，其中氣態(tài)污染物對人體有致癌、致畸等危害，微生物容易引起各種過敏性疾病。雖然環(huán)?？照{(diào)的凈化效果無法與空氣凈化器相比，但通過環(huán)保空調(diào)的空氣也是無臭、清新的，因此室內(nèi)CO2濃度將會降低。

　　二氧化碳傳感器在農(nóng)業(yè)大棚中的應(yīng)用

　　農(nóng)業(yè)蔬菜大棚里的各種綠色蔬菜，都需要吸收二氧化碳進(jìn)行光合作用。但塑料大棚中的作物長期處于相對密閉的場所中，棚內(nèi)二氧化碳濃度一天內(nèi)變化很大。因此，塑料大棚內(nèi)二氧化碳虧缺相當(dāng)嚴(yán)重，成為影響塑料大棚蔬菜產(chǎn)量的重要因素，使用二氧化碳傳感器控制濃度也就成為影響作物產(chǎn)量的重要因素。目前，許多農(nóng)業(yè)大棚設(shè)施中都開始使用了二氧化碳傳感器環(huán)境監(jiān)控設(shè)備。農(nóng)業(yè)蔬菜塑料大棚中安裝二氧化碳傳感器，可以保證在二氧化碳濃度不足的情況下及時報(bào)警，從而使用氣肥。保證蔬菜、食用菌、鮮花、中藥等提早上市、高質(zhì)高產(chǎn)。