氢气纯定仪

关于氢气生成技术的技术考量为气相色谱和气相色谱/质谱应用提供载气的氢气发生器利用多项技术提供高纯度氢气。本文将探讨各种氢气提纯方法。前 3 种方法结合使用 PEM（质子交换膜）和多种提纯技术，第 4 种方法使用综合钯电解槽。PEM/钯扩散钯薄膜氢气提纯器利用压力驱动跨钯薄膜扩散原理工作。只有氢气能够扩散穿过钯扩散器。钯扩散器款式多样，包括管、螺旋管或薄膜箔阵列。钯扩散器由钯银合金材料制成，该材料在加热到标称 300oC 以上时具有只允许单原子氢穿过其晶格的独特属性。与钯薄膜表面接触的氢分子离解为单原子氢并穿过薄膜。在钯薄膜的另一侧，单原子氢重新组合为双原子氢。 PEM/钯扩散过程特点与优势 超高纯度氢气，几乎无水分或氧气携带。纯度超过 99.99999%。 无需例行维护。 提纯器中钯扩散器的预计正常使用寿命约为 5 年，取决于具体应用以及使用情况（来源： http://pureguard.net/cm/Library/FAQs.html）问题 使用钯银合金时，意外断电会对扩散器造成无法逆转的损害。 钯银合金会吸收氢气，导致体积增加或变形变脆。 如果扩散器因孔洞而破裂，对此进行维修无经济优势。 在氢气存在时保证钯薄膜不冷却对于延长使用寿命至关重要。即使提纯器短时间内在最佳工作温度范围外运行，也会使其耐用性下降。 氢气进入扩散器“提纯”侧后，需定期清理电解槽“未提纯”侧遗留氢气（仍包含氧气和水分等杂质）。这样可以确保有充足数量的氢分子可进行跨钯薄膜传递，以便维持扩散器效率。这一过程非常复杂，如果系统设计不佳，会使扩散器输出压力/流量产生脉冲效应。 反应在超高温度下进行，该过程中出现任何火源都非常危险，由此会引发安全顾虑。用于驱动加热器盒的电流在此温度下非常危险，如果发生任何问题都有可能产生明显电弧。 需要更换提纯器中的钯薄膜，更换间隔约为 5 年。 推荐使用备用电解槽消除停机时间。 碳排放量更大，因为需要用电将钯合金加热至工作温度。 钯电解槽/提纯器综合系统采用金属钯阳极，由于水无法有效传导电流，因此添加强水溶性电解质，通常使用 20% 的氢氧化钠 (NaOH)。钯管束作为阴极，只有氢及其同位素能够穿过阴极，生成超高纯度氢气。钯电解槽/提纯器综合系统特点与优势超高纯度氢气，几乎无水分和氧气携带问题 每 12 个月必须更换电解槽中的电解质溶液。使用的电解质为 NaOH（氢氧化钠），氢氧化钠为腐蚀性物质，必须小心处理。更换过程至少需要 8 个小时的冷却时间和 4 个小时的启动时间。必须事先排空所有之前使用的电解质溶液。 含硫化合物和不饱和碳氢化合物会降低渗透性。 氢氧化钠会腐蚀设备，久而久之会造成损害。 使用质量较差的电解质会损害电解槽的电化学装置。 存在电解质泄漏风险，会灼伤皮肤。 PEM/吸附剂变压吸附变压吸附技术利用改变通过两个充满吸附材料（珠状）柱的流量的原理工作，其中的吸附材料作为分子筛。氢通过一个柱时，少量干燥气体沿另一柱传递。无吸附能力时，吸附材料会强制再生。该动作会在柱中完全再生吸附材料，因此无需更换材料。少量产品氢气冲走废物后，容器为下一生产周期准备就绪。生产的氢气干燥程度极高，水分含量仅为 1ppm。 PEM/吸附 PSA 过程特点与优势 稳定性高，可再生技术。 无高压或与之关联的高电流。 连续氢气流，无压力波动或脉冲效应。 维护要求限于消电离器盒的更换。无需更换干燥剂或危险的腐蚀剂。 启动和停机程序简短方便。 操作简便，运行可靠。 与其他氢气提纯方法相比，能耗较低，因此运行成本更低。 行业研究表明使用钯技术能够生产最干燥的氢气，但根据 Agilent 技术公司的纯度建议，PSA 足以满足气相色谱/质谱的要求。问题电解槽更换成本更高。用于再生分子筛的氢气会排入空气。也可选择市场中将此部分氢气通过催化剂以消除向空气排放氢气的氢气发生器。 PEM/硅胶干燥系统使用硅胶干燥柱是另一常用提纯方法并且因其简便易行而被广泛采用。使用 PEM 技术产生的氢气会流过不锈钢干燥盒去除水分。干燥柱通常由硅胶珠组成，硅胶珠在氢气中作为干燥剂，可产生满足行业纯度要求的高纯度氢气。 PEM/硅胶干燥过程特点与优势干燥器（硅胶）和消离子器盒更换简便。满足气相色谱纯度的一般要求。与其他提纯方法相比，性价比高。问题通常会存在一些水分或氧气携带。干燥剂（硅胶）需要连续监控并定期更换，具体取决于系统使用情况。使用频繁时，干燥盒可能需要每周更换。

近期，加拿大ASDevices公司的增强型等离子在线气相色谱分析仪（型号：KA8000Ex）成功中标中国石油化工股份有限公司燕山分公司的二期“氢气提纯设施完善项目”。这次中标是继2021年中国石化燕山分公司一期项目“氢燃料电池汽车用炼化工业副产氢气规模化提纯关键技术研究项目”（该项目成功应用于北京“2022冬奥会”氢燃料电池车辆的氢气品质检测）之后，ASDevices再次获得客户的认可。我们的在线工业气相色谱KA8000Ex在燕山一期项目中自交付以来已经运行了3年多，全天候持续精准在线实时分析检测，具有低维护和低成本的点，深受客户高度赞赏。因此，这次二期项目再次获得客户的信任并非意外之举。充分奠定了加拿大ASDevices 在气体痕量分析，特别是质子交换膜燃料电池用氢气品质在线测量领域的市场领导者地位。ASDevices在线工业气相色谱KA8000Ex可实现对氢气中低于4×10-9（ppb级）硫含量的准确分析，可实现对氢气中常规杂质与关键杂质硫的快速、连续分析，实现对产品质量精确可靠的判定，并帮助装置实现更优控制。在研制针对性、使用EPD技术检测极低含量杂质的灵敏性方面取得了突破性进展。 在线工业气相色谱KA8000Ex 氢中的杂质分析谱图在线工业气相色谱KA8000Ex主要技术特点1.无需预浓缩，在线直接测量硫化物，检测限0.5 ppb2. 性价比高,一台表同时测量硫化物和永久气体3. 具有科学验证手段，iGCS全钝化音速喷嘴稀释校准仪确保超痕量检测的有效性和准确性iGCS — 高精度智能动态稀释系统高精度校准和稀释系统 音速喷嘴技术 高稀释比：从 1:2 至 1:3500 (定制 1:10000) 高精度 ( 0.5% rel.) 高精度带吹扫电子压力控制器 带温度补偿的压力控制器 高样品完整性 全流路温度控制全不锈钢焊接部件 全流路钝化处理硫化物 ppb 级检测技术是解决氢能源中关键挑战的重要技术之一。只有通过精准控制氢气中的硫化物含量，才能确保氢能源的高品质、高效能和安全可靠性。ASDevices在线工业气相色谱KA8000Ex，凭借其高灵敏度的固态Epd检测器、超可靠的硫化版气相色谱阀和强大的气相色谱平台，这是一个经过充分验证的面向过程在线的硫化物分析解决方案-应用行业氢能源/钢铁/石油化工等。 关于AsdevicesASDevices总部在加拿大魁北克Thetford Mines，是一家在气相色谱和气体分析行业具有近40年悠久创新历史的公司。主要从事用于气体分析市场的应用研究，技术和解决方案的设计和生产。是世界上为数不多的几家在气相色谱产品上从硬件（Epd增强型等离子放电检测器，uInProve吹扫嵌入式滑动色谱阀，Liplock无死体积色谱接头，ArDSieve氧氩分离色谱柱和iMov模块化炉箱，ASDPure纯化器等）和软件（物联网）上拥有完全自主知识产权和发明专利的公司。我们的GC产品被广泛应用于多个领域，包括氢能、半导体、空分、石油化工和研究领域等。我们的GC系统具有出色的精度、稳定性和重复性，可帮助客户获得准确的分析结果。我们的技术，独特的产品架构和业务模式的组合让我们更加创新而与众不同。我们所有的解决方案是在基于我们称作的可升级的积木构件概念的基础上设计的。这个概念在所有的客户中被证明是成功的，他们可以在我们定制和有效成本解决方案的基础上有更多的时间利用他们丰富的知识来帮助他们的客户解决问题。

众所周知，气相色谱仪使用时需要载气、燃气、助燃气、尾吹气四路气源，具体如下图所示：01载气：主要是氢气、氮气和氦气，其中氮气应用最广；02燃气：氢气，用于FID、NPD、FPD检测器点火，单台用量50mL/min左右，纯度要求≥99.999%；03助燃气：零级空气，用于FID、NPD、FPD检测器点火；04尾吹气：氮气吹扫，一般是从载气分流过来，用于消除进样残留带来的污染。气相色谱仪面临诸多问题 气相色谱仪燃气的传统供气方式以氢气钢瓶为主，具有高压易发生危险、更换导致实验室停机、使用时容易发生泄露等诸多问题，针对这些问题，INNOTEG高纯氢气发生器HP-HG 250统统可以解决！ INNOTEG高纯氢气发生器HP-HG 250英诺德HP-HG 250高纯氢气发生器采用质子交换膜（PEM）技术，电解去离子水制成纯度99.9996%的高纯氢气，彻底告别高压钢瓶，安全、可靠且方便。HP-HG250高纯氢气发生器无需定期更换任何干燥剂，真正做到免维护。 应用于GC-FID、GC-FPD、GC-NPD燃气等。流量250mL/min纯度≥99.9996%1台可至少满足3~4台气相色谱仪用气要求！氢气发生器优势01电解池采用100%镀钛外壳，高度防腐、寿命可达8-10年；02干燥部件免维护，即无需更换干燥筒，超级省钱；03在线显示运行时间、压力、流量、水位、水质状态，包括水质监测和电导率监控；04精准的氢气检漏系统，分别装有内部泄露检测及报警、外部泄露检测及报警，实时监测，并能自动停止产气确保安全；05模块化水位监测系统，实时监测水箱水位，同时具备水位下线报警功能；06内置过压保护、高温保护等过载保护程序，多重安全监控为您的实验室用气保驾护航！