本文中惠普分析技术研究所对氢气净化系统的设计进行了解析与测试，于同行给予一些参考。北京中惠普分析技术研究所产品涵盖SPH氢气发生器、SPN氮气发生器、自动空气源、氢空一体机、氮空一体机、NHA氮氢空一体机等各种流量单体机及各种相关组合机。气体发生器纯度高，品种全，有多种流量和纯度可供选择，是实验室气体发生器首选供应商。
1 氢气净化系统的设计与测试
虽然根据化学反应方程式看来，反应生成物中只有氢气为气体，理论上氢气绝对纯净，但是鉴于 NaBH4 发生水解时放热剧烈，整个反应体系的温度会达到70℃以上，局部温度可能会更高，导致超过5%的反应物和生成物溶液发生气化，有Na+、BH4-、OH-、BO2-等离子随之溢出，加之反应生成大量氢气，反应由液相向气相转化，夹带了大量细微的含碱液滴。事实上，在实际反应时，如果反应在敞口瓶中进行，可以明显看到升腾起的白色水雾，并伴随有强烈的有刺激性的碱气味。在所产生氢气的后续应用中，这些夹杂在水汽之中的阴阳离子都会对燃料电池的性能产生影响，阴极过多的水会导致水淹现象的发生，降低质子交换膜的通透性，导致质子交换膜燃料电池性能下滑。更严重的是，对于呈现酸性的质子交换膜来说，OH-和BO2-这种碱性或水解呈碱性的离子，以及具有强还原性的BH4-离子，会对质子交换膜产生不可逆的伤害，严重影响燃料电池性能和使用寿命。因此，必须设计行之有效且体积较小、质量较轻的氢气净化系统。
2 氢气净化装置的设计
考虑到氢气中各种杂质离子引入的原因在于较高温度带来的气化和剧烈反应产生的碱雾，北京中惠普分析技术研究所在本实验以散热装置作为一次除杂，配合回流管，依靠氢气发生器排液时系统内氢气压力，将冷凝的液体回流到氢气发生装置中，以干燥剂和吸收剂作为二次除杂，彻底消除氢气中的水蒸气和其他阴阳离子。氢气发生器顶部的氢气口对外供应，依次经过回流管1、散热片、回流管2、过滤干燥管，完成对氢气的的净化，最终将纯净的氢气通往后级的燃料电池电堆。
整个系统工作时，由于氢氧燃料电池内部需要一定的压力来提高质子交换膜通透性，整个系统内部处于相对较高的压力环境中，一般高出外界大气压50-70kPa。散热片可以借助燃料电池电堆风扇构成风冷系统，进一步增强对含碱蒸汽的冷凝效果。 装置运行过程中，氢气发生器由于反应剧烈放热，表面温度迅速达到75℃以上；1号回流管由于氢气温度较高，经常积累冷凝的液体，温度在一小时内逐渐升至55-60℃；尽管如此风冷散热片的温度始终维持在30℃以下，起到了冷凝的重要作用，极大减少了氢气中水和盐碱的含量；2号回流管的存在阻止了冷凝液体进入过滤干燥管，保证了干燥剂的使用寿命。
3 本章主要进行了氢气发生系统的设计和测试工作，包括氢气发生器的结构设计、氢气发生器产氢性能测试、氢气净化结构设计和氢气净化性能测试。具体包含如下内容：
1.设计了氢气发生器结构。氢气发生器为内外腔套筒结构，内腔用于催化反应，长宽比大有利于反应的完全进行；外腔用于气液分离，截面积大以减缓氢气流速，增加重力作用下的气液分离效果。氢气从上方持续对外输出，废液从下方电磁阀定时排放。
2.对氢气发生器进行了性能测试。测试包括不同进燃料速率和不同催化剂负载率对产氢速率的影响和对NaBH4转化率的影响，以及氢气发生器使用次数对催化剂损耗的影响，对启动时间的影响等。
3.对氢气净化装置的设计和测试。针对NaBH4水解制氢的实际反应过程中，氢气所包含的碱性水汽，设计了回流管-散热片-回流管-过滤管的净化装置。在长时间过滤考察中测试了除杂效果、冷却效果和固体吸收剂的消耗速率。
以上内容仅供参考。
