氢气分析仪是一种用于测量氢气浓度的仪器,具有广泛的应用领域,其工作原理基于以下几种:
热导式原理:基于混合气体热物理性质差异,氢气相较于其他常见气体具有显著更高的热导率;仪器核心部件为热导池,包含测量臂与参考臂。当含有氢气的混合气体流入测量臂时,混合气体热导率改变,致使热敏元件电阻值发生变化;参考臂内则通入热导率稳定的已知成分标准气体;通过惠斯通电桥准确对比测量臂与参考臂的电阻差值,依据热导率与电阻值的对应关系,运用相关数学模型准确计算出氢气浓度。
电化学原理:以电化学传感器为核心组件,如燃料电池型传感器;当氢气进入传感器,在阳极发生氧化反应,产生的电子经外电路传导至阴极;与此同时,在阴极氧气参与还原反应,由此形成与氢气浓度呈线性关系的电流信号;通过高精度电流检测装置测定电流大小,结合电化学理论,对电流-浓度关系进行准确解析,从而准确计算出氢气含量。
气相色谱原理:基于物理分离机制的高效分析技术。混合气体由载气携带进入填充有特定固定相的色谱柱;由于不同气体在固定相和载气(流动相)之间的分配系数存在差异,混合气体各组分在色谱柱中实现分离,并先后流出色谱柱进入检测器;对于氢气检测,常用热导检测器等。当氢气进入检测器,会引发检测器内部物理参数变化,产生对应的电信号。
氢气分析仪按类型不同可以分为:
防爆型:适用于存在爆炸性气体或蒸汽的场合,具有防爆性能。
便携式:便于携带和移动,适用于现场监测和快速检测。
热导式:基于热导式原理工作,具有测量范围宽、稳定性好、响应时间短等特点。
氢气分析仪在多个领域都有广泛的应用,包括但不限于:
氢能源汽车:在加氢站实时在线监测氢气纯度及各类杂质含量,确保氢气质量。
大规模储能:在氢气储能系统中实时监测储氢装置内氢气纯度与压力变化,保障储能过程的安全性。
石油化工:在加氢裂化、加氢精制等工艺中实时监测氢气浓度,为操作人员提供数据反馈。
钢铁冶金:作为新型还原剂应用于钢铁生产工艺中,对氢气纯度和流量进行准确闭环控制。
实验室:在科研实验室中测量实验过程中的氢气浓度,为实验结果的准确性提供保证。
电子行业:在半导体、光电子等领域中,氢气常用于气氛处理以提供特定的反应环境。可以准确测量氢气浓度,确保气氛处理过程的质量和稳定性。