氢气发生器的类型及特点
2019-06-11 10:34
1 氢气发生器的类型及其特点
氢气钢瓶通常不作为在线VOC监测设备的气源，因为钢瓶氢气属于危险化学品，操作需取得相关资质。监测站点通常无人值守，一旦发生氢气泄漏容易发生燃烧爆炸等严重事故。部分站点偏远，运输成本高昂（普通车辆不能运输危化品）。基于以上因素的考虑，满足以下要求的小型氢气发生器可作为在线监测VOC设备的理想气源：
①产气量充足（通常GC用气量在100mL/min以下）；
②产生气体纯度高，通常大于99.99%，采用SPE膜电解法产生的氢气纯度可达到99.999%.
同时，氢气发生器相比钢瓶气具备以下优势：
①无氢气泄漏危险，漏气时氢气发生器监测会自动停止工作以防止事故发生；
②设备体积小，电解水只消耗纯水或碱液，使用成本低；
③可远程监控氢气发生器的工作状态。氢气发生器的工作原理是电解水产生氢气，目前与GC联用的氢气发生器有电解碱性水溶液、SPE（固态电解质）膜电解水两种电解方式。
2 氢气的干燥
氢气从发生器阴极排出后，进入水汽分离器，除去大部分的水分，含有微量水分的氢气经过干燥后供给GC色谱仪器使用。通常氢气的干燥方法有吸附法和扩散干燥法。
吸附法：采用干燥剂吸收水分，不选用常规酸、碱干燥剂防止进入后端仪器产生污染；应采用活化后的4A分子筛做为水分吸附剂，在分子筛的中间加入变色硅胶做为指示剂，当发现变色硅胶变色时更换新的分子筛指示剂，选用的分子筛干燥剂需活化后使用，否则吸水容量降低或者引入其他气态杂质。
扩散法：采用Nafion管除水。Nafion管除湿的驱动力是管内外的水汽压力梯度（即湿度差）。Nafion管的内壁会吸收氢气中的水分，被吸收的水分会到达Nafion管的外壁后会被反吹气吹走或是自由扩散到环境空气中。吸附法和扩散法除水比较如表1所示。
表1吸附法和扩散法除水比较
