由于氫氣具有分子量小,分子半徑大,熱導系數大,粘度小等特點(diǎn), 在氣相色譜的使用過(guò)程中,氫氣的用途主要有以下幾種:一方面使用氫氣作為氣相色譜分析的載氣,進(jìn)行樣品分離和分析;另一方面,當使用毛細柱進(jìn)行分析時(shí),一般需要使用與載氣相同的氣體作為尾吹氣;再則,使用FID、FPD和NPD做檢測器時(shí)候,需要使用氫氣作為燃氣,和空氣燃燒以提供火焰;此外,當儀器使用轉化爐時(shí)候,需要額外的氫氣用作反應氣體和CO、CO2發(fā)生反應生成甲烷。
常用的氫氣供給方式包括使用鋼瓶氫氣和使用氫氣發(fā)生器來(lái)提供,但由于氫氣鋼瓶使用或存放不當易燃易爆,故目前氫氣發(fā)生器的使用較為。
1、氫氣發(fā)生器組成
氫氣發(fā)生器由電解池、氫/水分離器、收集器、干燥器、傳感器、壓力調節閥等部件組成。電解池是用來(lái)盛放水溶液,并發(fā)生電解反應的器皿;氫/ 水分離器是將電解產(chǎn)生的氫氣從水中分離出來(lái),并通過(guò)干燥器去除其中夾雜的水分,后進(jìn)入收集器以備使用;壓力調節閥通過(guò)調節反應器里的壓力來(lái)控制反應的速率和程度。氫氣易燃易爆,使用時(shí),應注意避開(kāi)火源,以防。
儀器特點(diǎn):
1.操作簡(jiǎn)便,安全可靠,一次性加堿,日常使用只需補充蒸餾水,啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)即可產(chǎn)氫。
2.氣路部分全部采用不銹鋼管,(電解拋光,超聲清洗),設有過(guò)壓保護裝置,兩級凈化。
3.*的防返液裝置,確保儀器*返液現象。
4.筒式電解池,電解材料選用進(jìn)口特制貴金屬,有效的提高電解效率,恒定池體溫度,促使電解池使用壽命大大提高。
5.輸出流量穩定,自動(dòng)跟蹤,純度不衰減,可連續使用。
氫氣發(fā)生器適用于國內外各種型號的色譜儀,戶(hù)外分析實(shí)驗,替代傳統的高壓鋼瓶,使氣源儀器化。儀器具有運用便利、安全、安穩等特點(diǎn)。產(chǎn)品應用于化工、環(huán)保、石油、造紙、電力、食物、制藥、科研等范疇。
2、氫氣發(fā)生器的電解槽原理
氫氣發(fā)生器從原理上來(lái)講都屬于電解制氫,具體的區別在于核心部件電解槽的類(lèi)型,即:堿性電解槽、基于離子交換技術(shù)的聚合物薄膜電解槽和固體氧化物電解槽。
在實(shí)驗室中使用的一般有堿性電解槽制氫和聚合物薄膜電解槽制氫。
1 使用堿性電解槽制氫
堿性電解槽是常用、技術(shù)成熟、也經(jīng)濟的電解槽,并且易于操作,在目前使用,但缺點(diǎn)是其效率低。堿性電解槽主要由電源、電解槽箱體、電解液、陰極、陽(yáng)極和橫隔膜組成。電解液都是氫氧化鉀溶液(KOH),濃度為20%~30%;橫隔膜主要由石棉組成,主要起分離氣體的作用,而兩個(gè)電極則主要由金屬合金組成。
其工作的主要原理是:在陰極,水分子被分解為氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-),氫離子得到電子生成氫原子,并進(jìn)一步生成氫分子(H2);氫氧根離子(OH-)則在陰、陽(yáng)極之間的電場(chǎng)力作用下穿過(guò)多孔的橫隔膜,到達陽(yáng)極,在陽(yáng)極失去電子生成一個(gè)水分子和氧分子。
堿性電解槽制氫的特點(diǎn)是:氫氧根離子(OH-)在陰、陽(yáng)極之間的電場(chǎng)力作用下穿過(guò)多孔的橫隔膜。