Разработан датчик углекислого газа, работающий на солнечной батарее

Источник: energy-fresh.ru 16250

Рейтинг: 0.0 из 5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

Экология потребления.Наука и техника:Выпускник ФФ НГУ, магистрант Института физики полупроводников СО РАН Карапет Элоян занимается разработкой датчиков углекислого газа на основе свето- и фотодиодов с использованием антимонидов индия и алюминия. Преимущества разработки заключаются в точности измерения и значительной экономии электроэнергии, которую потребляют воздухоочистительные системы — датчики будут работать на солнечных батареях.

Выпускник ФФ НГУ, магистрант Института физики полупроводников СО РАН Карапет Элоян занимается разработкой датчиков углекислого газа на основе свето- и фотодиодов с использованием антимонидов индия и алюминия. Преимущества разработки заключаются в точности измерения и значительной экономии электроэнергии, которую потребляют воздухоочистительные системы — датчики будут работать на солнечных батареях.

Допустимая концентрация углекислого газа в помещении составляет примерно 500–600 ppm (прим. — миллионных частей). В местах скопления людей (больницы, офисы госучреждений, банки и т.д.) уровень СО2 быстро достигает предельной нормы. В больших концентрациях, превышающих 1000 ppm, СО2 становится причиной недомогания людей, выражающегося в сонливости, головных болях, снижении работоспособности.

Карапет Элоян отмечает, что для мониторинга концентрации СО2 успешно используются датчики измерения, работающие на оптическом методе.

Разработан датчик углекислого газа, работающий на солнечной батарее

Принцип действия оптических датчиков заключается в следующем: прибор с источником излучения (светодиодом) и фотоприёмником (фотодиодом) определяет концентрацию СО2 за счет способности газа поглощать свет в узком спектральном инфракрасном диапазоне с центром полосы в 4,23 мкм. Излучение проходит через объем воздуха, содержащий СО2, часть света поглощается, и концентрация углекислого газа детектируется путем анализа изменения сигнала, полученного фотоприемником.

Исследователь выбрал в качестве источника излучения и фотоприёмника свето/фотодиод на основе p-n перехода AlInSb — электронно-дырочный переход антимонидов (соединений сурьмы с металлами) индия и алюминия. Параметры источника и приемника позволили подобрать ширину запрещенной зоны таким образом, чтобы максимум излучения приходился на участок 4,23 мкм.

Запрещенная зона — область значений энергии, которыми не могут обладать электроны в полупроводнике

В ходе работы были получены теоретические спектры излучения и фоточувствительность структур на основе AlInSb с помощью программы моделирования процессов рекомбинации.

Экспериментальные расчеты показали, что с учетом корректировки коэффициента поглощения структурами антимонидов индия и алюминия, выбранные источник и фотоприемник подходят для основы создания датчика СО2.

Рекомбинация — исчезновение пары свободных противоположно заряженных носителей с выделением энергии в результате перехода электрона из энергетического состояния в зоне проводимости в незанятое энергетическое состояние в валентной зоне

Преимущества разработки — высокая точность измерения и значительная экономия электроэнергии (датчики будут работать от обычных солнечных батарей).

По словам Карапета Элояна, производство датчиков СО2 в России только зарождается, и этот процесс согласуется с общемировой тенденцией развития «умных» технологий:

— В мире смарт-технологий происходит революционный сдвиг, такой же, когда компьютеры стали доступны для обычного пользователя. Во многих странах реализуют систему «Умный дом», и в ней как раз делается акцент на различного рода датчики.

Карапет Элоян подчеркивает, что производство свето/фотодиодов представляет сложный и дорогостоящий проект, массовое развитие которого возможно при должном финансировании научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в этом направлении.

Справка: задача разработки датчика углекислого газа была поставлена компанией «Тион Умный микроклимат». Научная работа выполнена под руководством доктора физико-математических наук А. П. Ковчавцева. Результаты исследования были представлены на Международной научной студенческой конференции-2016. опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Присоединяйтесь к нам в Facebook , ВКонтакте, Одноклассниках