Test platform for nanocellulose air quality sensors
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Author
Date
2019-08-19
Department
Major/Subject
Translational Engineering
Mcode
ELEC3023
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
54+20
Series
Abstract
A sustainable material, cellulose, has been used to create a promising air quality sensing element. The elements were made with several compositions of varying electrical properties. Different characteristics demand a development of a specialized characterization tool, a test platform. Furthermore, there is an interest into the possible wireless connectivity of the sensor. A review of current testing methods is performed and a test platform for experimental carbon nanotube-doped nanocellulose aerogel air quality sensing elements is designed and fabricated. Different sensor compositions are evaluated for response to water vapor and volatile organic compounds. A wireless IoT interface, using current cloud-based systems, for the sensors is developed. The developed test platform performs adequately, stability is sufficient and repeatability is good. Electrical interfaces enable a wide range of sensors to be tested and usability of the system is adequate. Sensor performance is found to be low, stability at elevated humidity and different ethanol concentration is poor. With water vapor, two compositions show good repeatability and a single composition exhibits very low hysteresis.Uusiutuvasta materiaalista, selluloosasta, on aiemmin luotu lupaava ilmanlaatuanturielementti. Elementtejä on tehty useilla lähtöaineiden sekoitussuhteilla, tuottaen eriäviä sähköisiä ominaisuuksia. Anturit ja sen eriävät ominaisuudet edellyttävät erityistä karakterisointityökalua, testausalustaa. Lisäksi anturielementin langaton liitäntä on osoittautunut ajankohtaiseksi tutkimuskohteeksi. Ajankohtaisiin testausmenetelmiin ja alustoihin tehdyn katsauksen avulla on kehitetty ja valmistettu testausalusta nanohiiliputkilla seostetuille nanoselluloosa-anturielementeille. Eri seoksista valmistetut anturit on testattu vesihöyryn ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden vasteiden määrittämiseksi. Langaton IoT-liitäntä pilvessä ajettavan anturimallin kanssa on myös kehitetty. Testausalusta toimii kohtuullisesti, stabiilius on riittävä ja olosuhteiden toistettavuus hyvä. Sähköinen liitännäisyys mahdollistaa useiden erilaisten anturien testaamisen ja käytettävyys on kohtuullinen. Anturielementtien suorituskyky osoittautui heikoksi, stabiilius kosteissa olosuhteissa ja etanolin läsnä ollessa on huono. Vesihöyryllä kahden seoksen toistettavuus on hyvä ja yhdellä seoksella on varsin pieni hystereesi.Description
Supervisor
Zhou, QuanThesis advisor
Wijaya, HarriKeywords
sensor, nanocellulose, test platform, air quality, voc
