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气相色谱中的氢气发生器

时间：2026-07-22浏览数：334

由于氢气具有分子量小，分子半径大，热导系数大，粘度小等特点， 在气相色谱的使用过程中，氢气的用途主要有以下几种：一方面使用氢气作为气相色谱分析的载气，进行样品分离和分析；另一方面，当使用毛细柱进行分析时，一般需要使用与载气相同的气体作为尾吹气；再则，使用FID、FPD和NPD做检测器时候，需要使用氢气作为燃气，和空气燃烧以提供火焰；此外，当仪器使用转化炉时候，需要额外的氢气用作反应气体和CO、CO2发生反应生成甲烷。
常用的氢气供给方式包括使用钢瓶氢气和使用氢气发生器来提供，但由于氢气钢瓶使用或存放不当易燃易爆，故目前氢气发生器的使用较为。
1、氢气发生器组成
氢气发生器由电解池、氢/水分离器、收集器、干燥器、传感器、压力调节阀等部件组成。电解池是用来盛放水溶液，并发生电解反应的器皿；氢/ 水分离器是将电解产生的氢气从水中分离出来，并通过干燥器去除其中夹杂的水分，后进入收集器以备使用；压力调节阀通过调节反应器里的压力来控制反应的速率和程度。氢气易燃易爆，使用时，应注意避开火源，以防爆炸。
仪器特点：
1.操作简便，可靠，一次性加碱，日常使用只需补充蒸馏水，启动电源开关即可产氢。
2.气路部分全部采用不锈钢管，（电解抛光，声清洗），设有过压保护装置，两级净化。
3.特的防返液装置，确保仪器绝无返液现象。
4.筒式电解池，电解材料选用进口特制贵金属，有效的提高电解效率，恒定池体温度，促使电解池使用寿命大大提高。
5.输出流量稳定，自动跟踪，纯度不衰减，可连续使用。
氢气发生器适用于国内外各种型号的色谱仪，户外分析实验，替代传统的高压钢瓶，使气源仪器化。仪器具有运用便利、、安稳等特点。产品应用于化工、环保、石油、造纸、电力、食物、制药、科研等范畴。
2、氢气发生器的电解槽原理
氢气发生器从原理上来讲都属于电解制氢，具体的区别在于部件电解槽的类型，即：碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。
在实验室中使用的一般有碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢。
1 使用碱性电解槽制氢
碱性电解槽是常用、技术成熟、也经济的电解槽，并且易于操作，在目前使用，但缺点是其效率低。碱性电解槽主要由电源、电解槽箱体、电解液、阴、阳和横隔膜组成。电解液都是氢氧化钾溶液(KOH)，浓度为20％～30％；横隔膜主要由石棉组成，主要起分离气体的作用，而两个电则主要由金属合金组成。
其工作的主要原理是：在阴，水分子被分解为氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-），氢离子得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子（H2）；氢氧根离子（OH-）则在阴、阳之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜，到达阳，在阳失去电子生成一个水分子和氧分子。
碱性电解槽制氢的特点是：氢氧根离子（OH-）在阴、阳之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜。
2 聚合物薄膜电解槽制氢
聚合物薄膜电解槽制氢（PEM），一些地方也称之为固体聚合物电解质（SPE）水电解制氢。该种原理不需电解液，只需纯水，比碱性电解槽，电解槽的效率可以达到85％或以上，但由于在电处使用铂等贵重金属，薄膜材料也是昂贵的材料，故PEM电解槽目前还难以投人大规模的使用。
其工作的主要原理是：去离子水被供到膜一电组件上，在阳侧反应析出氧气、氢离子和电子；电子通过电路传递到阴，氢离子以水合的形式(H+·XH20)通过离子交换膜到阴；在阴，氢离子和电子重新结合形成氢气，同时，部分水也带到了阴。
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