氫氣發(fā)生器從原理上來講都屬于電解制氫,具體的區(qū)別在于核心部件電解槽的類型,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。
去離子水被供到膜一電極組件上,在陽(yáng)極側(cè)反應(yīng)析出氧氣、氫離子和電子;電子通過電路傳遞到陰極,氫離子以水合的形式(H+.XH20)通過離子交換膜到陰極;在陰極,氫離子和電子重新結(jié)合形成氫氣,同時(shí),部分水也帶到了陰極。
聚合物薄膜電解槽制氫(PEM),一些地方也稱之為固體聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解制氫。該種原理不需電解液,只需純水,比堿性電解槽安全,電解槽的效率可以達(dá)到85%或以上,但由于在電極處使用鉑等貴重金屬,薄膜材料也是昂貴的材料,故PEM電解槽目前還難以投人大規(guī)模的使用。
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(dāng)使用毛細(xì)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(cè)器時(shí)候,需要使用氫氣作為燃?xì)?,和空氣燃燒以提供火焰;此外,?dāng)儀器使用轉(zhuǎn)化爐時(shí)候,需要額外的氫氣用作反應(yīng)氣體和CO、CO2發(fā)生反應(yīng)生成甲烷。
氫氣的凈化:
氫氣從電解槽電解出來之后,都需要經(jīng)過凈化才能供氣相色譜儀使用,硅膠和分子篩凈化系統(tǒng)屬于氫氣發(fā)生器常用的凈化裝置。一般而言,在室溫下使用硅膠初步脫水,分子篩進(jìn)一步脫水。由于硅膠價(jià)格便宜、活化再生方便,應(yīng)此是使用廣泛的脫水方式。