[en] This thesis arose from the need to design new tools that enable a better control of indoor air quality in vehicles. Even though indoor air quality has been widely explored in buildings, this topic has often been overlooked by most automotive manufacturers. In recent years, especially after the COVID-19 pandemic, a better control of in-vehicle air quality has become a prominent need for most customers and operators of vehicle fleets. Traditionally, on-demand ventilation systems have used carbon dioxide (CO2) concentration to regulate indoor air quality. However, within the confined space of vehicles, the concentration of volatile organic compounds (VOCs) can also pose a real risk to the health and comfort of passengers. Therefore, in order to ensure optimal air quality conditions, it seems necessary to complement CO2 detectors with sensors that can effectively monitor VOCs. In the new era of e-mobility and connectivity, vehicles incorporate dozens of sensors in their architecture. Thus, reducing the fabrication and operational costs of new monitoring devices has become a critical requirement to justify their implementation. Recent advancements in micro-fabrication techniques and new materials have enabled the creation of VOCs sensors that are increasingly sensitive, compact, and cost-effective. However, the performance of some of these devices is still conditioned to high energy requirements during operation. In addition, the effectiveness of current gas sensors needs further improvement, so that they not only have high sensitivity, but also a certain degree of selectivity towards multiple VOCs in the environment. This thesis focuses on the design, fabrication, and implementation of a new device for the monitoring of VOCs in vehicles. The results demonstrate the suitability of integrating a gas sensor and a microfluidic channel, which exploit the unique properties of polymers for the sensitive and selective detection of VOCs at ambient temperature. First, this work evaluates the response of a gas sensor coated with single and hybrid polymer films. The addition of carbon nanoparticles within the polymer not only contributes to an increase in the sensitivity and response times of the sensor, but also helps to improve the selectivity of the polymer films. Secondly, this work evaluates the responses of a microfluidic channel for the discretization of VOCs in a mixture. The empirical results obtained in this thesis indicate that polymer thickness is critical in both the sensitivity and selectivity of the different fabricated devices. In general, thicker polymer films help to increase or optimize the performance of both, the gas sensor and the microfluidic channel. Moreover, the chemical compatibility between VOCs and the polymer also proves to be very important in the performance of both devices. For this reason, this work proposes a new methodology, based on the Hansen solubility parameters, which can help assess and predict the response of polymers for VOCs monitoring. Finally, this thesis describes the implementation of an air quality monitoring system that effectively measures CO2 and VOCs levels inside the vehicle cabin. A series of pilot tests validate that VOCs monitoring is relevant to the customer experience and the proper control of indoor air quality in vehicles. Furthermore, these activities contribute to defining how this system should be integrated with the overall vehicle and environment. To the authors knowledge, it is the first time that the devices presented in this thesis have been investigated for their implementation in vehicles, which showcase the originality and potential of this work.

[es] Esta tesis surgió de la necesidad de diseñar nuevas herramientas que permitan un mejor control de la calidad del aire interior en los vehículos. En los últimos años, especialmente tras el COVID-19, una mejor supervisión de la calidad del aire interior se ha convertido en una necesidad destacada para la mayoría de los usuarios de vehículos privados y operadores de flotas. Aunque la calidad del aire se ha estudiado ampliamente en los edificios, este tema ha sido pasado por alto por la mayoría de los fabricantes de automóviles. Tradicionalmente, los sistemas de ventilación a la demanda han utilizado la concentración de dióxido de carbono (CO2) para regular la calidad del aire en espacios interiores. Sin embargo, dentro del espacio confinado de los vehículos, la concentración de compuestos orgánicos volátiles (COVs) también puede suponer un verdadero riesgo para la salud y el confort de los pasajeros. Por lo tanto, con la finalidad de garantizar unas condiciones óptimas de calidad del aire en todo momento, parece necesario complementar los detectores de CO2 con sensores de COVs que sean efectivos. En la nueva era de la conectividad, los vehículos incorporan decenas de sensores en su arquitectura. Por ello, reducir los costes asociados a nuevos dispositivos de control se ha convertido en un requisito fundamental para justificar su implantación. Los avances recientes en técnicas de micro-fabricación y nuevos materiales han permitido crear sensores de COVs cada vez más sensibles, compactos y rentables. Sin embargo, el rendimiento de algunos de estos dispositivos sigue ligado a altos niveles de consumo energético durante su funcionamiento. Además, es necesario seguir mejorando la eficacia de los sensores actuales, para que estos no sólo tengan una alta sensibilidad, sino también un cierto grado de selectividad frente a múltiples COVs en el ambiente. Esta tesis se centra en el diseño, la fabricación e implementación de un nuevo dispositivo para el control eficaz de COVs dentro de los vehículos. Los resultados demuestran la idoneidad de integrar un sensor de gases y un canal microfluídico, que explotan las propiedades únicas de los polímeros para la detección sensible y selectiva de COVs a temperatura ambiente. En primer lugar, este trabajo evalúa la respuesta de un sensor de gases recubierto con capas finas de polímero simples e híbridas. La adición de nanopartículas de carbono dentro del polímero no sólo contribuye a aumentar la sensibilidad y los tiempos de respuesta del sensor, sino también a mejorar la selectividad de las capas de polímero. En segundo lugar, este trabajo evalúa la respuesta de un canal microfluídico para la separación y clasificación de diferentes COVs en una mezcla. Los resultados obtenidos indican que el espesor del polímero es crítico en la sensibilidad y selectividad de los diferentes dispositivos fabricados. En general, las capas más gruesas contribuyen a optimizar la respuesta tanto del sensor como del canal microfluídico. Además, la compatibilidad química entre los COVs y el polímero resulta también ser muy importante en el rendimiento de ambos dispositivos. Este trabajo propone una metodología, basada en los parámetros de solubilidad de Hansen, que puede ayudar a evaluar y predecir la respuesta de los polímeros en el futuro. Finalmente, esta tesis describe la implementación de un sistema de control de la calidad del aire, que mide de forma efectiva los niveles de CO2 y COV dentro del habitáculo. Una serie de pruebas piloto validan que el control de COVs es relevante para la experiencia del cliente y el control adecuado de la calidad del aire interior. Además, estas actividades contribuyen a definir cómo debe integrarse este sistema con el conjunto del vehículo. Es la primera vez que se investigan los dispositivos presentados en esta tesis para su implementación en vehículos, lo que denota la originalidad i potencial de este trabajo.