从住宅到房车游艇应用：无水CO传感器为何成为新一代主流技术方向

燃料电池型与定电位电解型一氧化碳传感器技术概述

电化学型一氧化碳传感器分为定电位电解式一氧化碳传感器（Potentiostatic Electrochemical CO Sensor）和燃料电池型一氧化碳传感器（Fuel CellCO Sensor）两大技术路线。

其中，定电位电解型传感器通常采用三电极结构，因此业内也常称其为“三电极一氧化碳传感器” 或 “传统电化学一氧化碳传感器”；燃料电池型传感器则通过自发氧化还原反应产生检测电流，无需外加偏置电压。

两类传感器在工作机理，结构设计及应用场景方面存在明显差异，二者的主要相同点及差异点见下表：

定电位电解式一氧化碳传感器由于寿命短，需要定期标定以及温域窄等典型特征而主要用于工业安全领域；家用到房车到游艇这个方向上目前主要是使用燃料电池型一氧化碳传感器，又可进一步分为带储水结构的水系传感器和无储水结构的无水传感器两种技术方案。

但是此处存在几个容易混淆的概念：

• 水系传感器指的是传感器采用液体电解质——实际指的是传感器设计了内置储水罐，传感器依然采用的是固体电解质；
  
• 水系传感器中的水是电解质——水是一氧化碳氧化反应发生的必须反应物，依然采用的固体电解质，水在传感器的生命周期里是时刻被消耗的。

1.水系传感器的寿命跟水没有关系——由上可知，水是化学反应得以发生的必要物质，水的量直接决定传感器的寿命；

2.水系一氧化碳传感器和无水一氧化碳传感器里的水指的是电解质是液体还是固体——实际指的是是否设计了储水罐；

3.所有燃料电池型一氧化碳传感器都是无水的——内置储水罐的水系一氧化碳传感器也是采用的燃料电池原理；

4.所有无水型一氧化碳传感器的使用寿命都是十年以上——传感器设计不好的话寿命甚至连一年都达不到。

综上所述，水系一氧化碳传感器指的是采用固体电解质但是集合有内置储水罐的燃料电池型一氧化碳传感器。无水型一氧化碳传感器是有水型一氧化碳传感器的技术迭代产品，二者发生化学反应的部分完全相同，只是无水型一氧化碳传感器取消了内置储水罐，通过优化催化剂来循环利用环境中的水分子作为反应物来进行检测，传感器的稳定性及耐高温或低湿的能力由催化剂水自循环的能力决定。

水系传感器的反应用水来自于内置储水罐中水的自然扩散，具体见下图。

纽扣型无水一氧化碳传感器水来源于环境中水分子的循环利用，具体见下图。

水系燃料电池型一氧化碳传感器作为世界上最古老的气体传感器之一，其特点是内置的储水罐在水量充分的情况下保证了传感器在0度以上的基本响应性能，但是内置储水罐中的水或对电极反应生成的水会由于温度低于0度出现结冰的现象导致传感器在低温下失效；也可能由于长期暴露于高温中加速储水罐中的水分挥发的速度而严重缩短传感器的寿命。

除此之外水系一氧化碳传感器内置储水罐中的水是不停的被消耗掉的，储水罐内的水量逐渐减少，空气量逐渐增加，当温度升高的时候液体的体积膨胀系数远小于气体的膨胀系数，于是由于体积膨胀施加给对电极的压力也呈现大幅上涨，从而会出现高温下传感器零点漂移严重的现象。具体见下图：

水系电化学CO传感器失效是欧美住宅用一氧化碳报警器召回的重要原因之一，尤其是在北美及西欧市场。由于水系一氧化碳传感器对温湿度变化较敏感，该技术路线的产品并不适合房车、船舶、户外发电机等宽温应用。

水系CO传感器由于内置了储水罐，随着使用环境多样性可能出现储水罐中的水蒸发速度远大于设计速度、漏水、冻结或电极老化等问题，从而导致以下两类风险：

1.不报警（Fail to Alarm）——风险最高

这是最严重的失效模式，也是监管机构最关注的问题。

可能原因：

·储水罐内的水已经消耗完

·催化剂活性降低

·低温导致传感器内部结冰

·长期存放或使用后零点漂移

结果：

• 在危险浓度CO存在时报警器未能按标准动作
• 直接威胁人员生命安全
• 极易触发产品召回

美国市场过去曾发生多起CO报警器因无法正常报警而被召回的案例，召回公告通常会指出：

“The alarm may fail to alert consumers to dangerous levels of carbon monoxide.”

2.误报警（False Alarm）

水系CO传感器还可能因为：

·干扰气体存在

·温度影响一致性不好

·电极腐蚀

·温度循环

导致：

• 零点漂移
• 无CO环境下持续报警
• 间歇性报警

虽然误报警的危险性低于漏报警，但：

• 用户可能拆除报警器
• 用户对产品失去信任
• 品牌声誉受损
• 同样可能导致大规模召回，索偿或集体诉讼

关键技术要点：一氧化碳传感器选型

在一氧化碳（CO）报警器的合规体系中，传感器不仅是核心检测元件，更是决定整机安全性能、认证符合性和长期可靠性的关键部件。

对于报警器制造商而言，传感器的选型不仅关系到产品能否顺利通过相关标准认证，更直接影响产品在全生命周期内的稳定性表现，以及企业的经营风险和品牌信誉。

传感器选型已不再是简单的器件采购决策，而是一项涉及技术路线、法规符合性、质量风险控制和市场竞争力的战略选择。

普晟传感无水型全固态燃料电池技术一氧化碳传感器

FC-CO-5000及FCW-CO-5000-0X系列

面向储能系统热失控监测、住宅消防、房车、游艇及商用建筑安全监测需求开发

围绕以核心材料科学+国际标准参与+垂直应用落地，普晟传感依托自主研发能力推出的FC-CO-5000及FCW-CO-5000-0X系列无水型全固态燃料电池技术一氧化碳传感器，是目前行业内唯一同时满足欧盟和北美住宅、房车及游艇多个应用场景UL认证要求的CO传感器解决方案。

• 同时通过美国UL 2075及加拿大CAN/ULC-S 588国际认证
• 宽温域工作范围-40℃至105℃
• 无低温冻结和高温失水风险
• 具备优异的抗硅中毒及抗VOC干扰能力
• 10年长寿命
• 长期稳定性表现卓越

该产品在设计阶段即围绕多应用场景合规与长期可靠运行进行系统规划，充分考虑不同环境条件对传感器在温度适应性、稳定性及一致性方面的综合要求，帮助整机制造商在单一传感平台上构建覆盖多市场的产品组合。

通过采用FC-CO-5000及FCW-CO-5000-0X，整机制造商可在满足EN50291-1、EN50291-2、UL 2034（第5版）和CSA 6.19-17标准要求的同时，降低因应用场景差异带来的设计和认证复杂度。

关于普晟传感

普晟传感是一家专注于先进气体传感器研发与制造的高科技企业，致力于为全球客户提供高性能、高可靠性的传感解决方案。公司持续投入核心技术研发，攻克行业关键痛点，不断引领气体传感技术的发展方向。凭借创新的产品与卓越品质，普晟传感正逐步成长为全球气体安全监测领域的重要推动者与领导者。

普晟传感坚持全栈自研技术路线，建有公斤级气体传感器催化剂研制基地和年产千万只气体传感器自动化生产老化标定系统，产品线覆盖有毒有害、可燃爆炸及环境气体检测领域；普晟传感多款创新产品已成为智慧消防、工业检测、储能安全等垂直领域的核心感知元件。