氢气发生器是如何产生氢气的

氢气发生器是如何产生氢气的，它主要有两种不同的工作原理，针对这两种不同工作原理进行简易的比较。
　　一、纯水电解制氢
　　把满足要求的电解水(电阻率大于1MΩ/cm，电子或分析行业用的去离子水或二次蒸馏水皆可)送入电解槽阳极室，通电后水便立刻在阳极分解：2H2O=4H++2O-2，分解成的负氧离子(O-2)，随即在阳极放出电子，形成氧气(O2)，从阳极室排出，携带部份水进入水槽，水可循环使用，氧气从水槽上盖小孔放入大气。氢质子以水合离子(H+?XH2O)形式在电场力的作用下，通过SPE离子膜，到达阴极吸收电子形成氢气，从阴极室排出后，进入气水分离器，在此除去从电解槽携带出的大部分水份，含微量水份的氢气再经干燥器吸湿后，纯度便达到99.999%以上。
　　二、碱液电解制氢
　　这个工作原理是传统隔膜碱液电解法。电解槽内的导电介质是为氢氧化钾水溶液，两极室的分隔物是为航天电解设备用隔膜，与端板合为一体的耐蚀、传质良好的格栅电极等组成电解槽。向两极施加直流电之后，水分子在电解槽的两极立刻发生电化学反应，在阳极产生了氧气，在阴极产生了氢气。反应式如下：阳极：2OH--2e→H2O+1/2O2↑阴极：2H2O+2e→2OH-+H2↑总反应式：2H2O→2H2↑+O2↑本仪器对压控、过压保护、流量显示、流量追踪等均实行自动控制;使输出氢气能在恒压下，根据气相色谱仪用氢气量，实现全自动调节(在产气量范围内)。

      氢气常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味且难溶于水的气体；是实验室重要的气体，可作原料，可作载气，用途十分广泛。以前实验室中氢气的来源和储存通常用深绿色的钢瓶，装氢气的钢瓶在贮存和使用时应远离火源、热源，并不得在烈日下暴晒，不准和强酸、强碱几氧化剂等危险化学物品同库存放。氢气瓶必须与氧气瓶、氯气、氟气瓶等性能相抵触的气瓶隔离存放。

氢气瓶在运输和使用中还必须需要遵守以下几点：

1.氢气瓶运输、贮存、使用过程中避免剧烈震动和碰撞冲击，不准与氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶同车运输，轻装轻卸，严禁从高处滑下，或在地面上滚动；

2.必须使用专用的减压器。安装减压器时操作者位于出口侧后方，左手托住减压器调整好角度，与气瓶出口对接好后，右手旋紧螺母，再用扳手再次旋紧；

3.规定开启氢气瓶必须用铍铜材料制成的工具。气瓶使用前，检查瓶阀、接管螺纹、减压器等是否完好。如发现漏气、滑扣、表针失灵，应及时修理，操作时严禁敲打撞击。开启气瓶时，将气瓶顶部总阀沿逆时针方向旋转2～3周。

尽管严格遵守以上几点，但是仍存在一定隐患，如果存在氢气泄漏，与空气中其他气体混合，遇高温、火焰等就会产生爆炸，给实验室和人员带来危险，而且氢气瓶在运输和开关气体上操作又比较麻烦，因此需要能解决氢气瓶缺点并取代之的仪器，氢气发生器就是实验室中Z好的取代品。

氢气发生器通常由纯水和碱液制氢两种，而近年来SPE技术在氢气发生器的应用，更让氢气发生器性能上更上一层楼，SPE有以下优点 :

1.GX率，压在膜表面上的催化剂微粒具有极大的比表面（约200m2/g），极间距又很小（极间距等于膜厚度，Z大极距不超过0.3mm，因而这种装置具有高电流密度和低电压降的特点。

2.电解质简单，装置中的液体只存在SPE电解质中的水，所以在运转中不必像使用液体电解质的装置那样，要不断调节电解质的组成，从而避免了对电解质的污染。

3.易于操作，SPE电解装置可在低于液体电解质冰点的温度下运行，也可在高达 150 ℃的高温下和3000磅/英寸2高压下运行。

       正是因为SPE技术的优点，其在氢氧燃料电池和水电解等领域大放异彩，SPE固态电解质技术制取氢气，除了产品气体纯度高外，还有维护量少，成本低，没有腐蚀性液体，环保无污染等优点。

普拉勒高纯氢气发生器HYDROGEN-500S产品特点

1、采用SPE固态电解质技术；

2、无需用碱，直接电解纯水有效的保护色谱柱；
3、采用英国Peculiar研发离子膜（ZL技术）；采用分子筛耐用干燥剂，使氢气纯化更加彻底，以产生纯度为99.9995% 的氢气，确保结果的重现性。
4、仪器内部采用英国Peculiar硅橡胶圈(含硫量低)，有效提高气体质量，保证GC基线平稳；
5、压力及流量均采用一体化微电脑的控制；
6、自动水位控制，当缺水状态时，自动停机，自动补水功能Hydrogen-500（S）水量低于15%时，由外置水箱自动补水，无需停机加水。有效保护电解池，延长使用寿命；

7、漏气自动检测；

8、紧凑设计，占用空间小；

9、环保过滤器，安装，操作简单；
10、可满足任何型号任何厂商生产的GC的使用。

普拉勒高纯氢气发生器HYDROGEN-500S技术参数

1. 氢气纯度：99.9995%

2. 氢气流量：500ml/min
3. 输出压力：0-0.4Mpa 
4. 压力稳定性：< 0.001MPa
5. 供电电源：220V±10%, 50Hz
6. 消耗功率：150W
7. 外型尺寸：400×360×220mm （Hydrogen-300）

8. 净重：约14Kg （Hydrogen-300）

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       氢气发生器在与色谱仪联机前必须通过自检，主要是检验通过运输后仪器系统工作是否正常，若有问题应将故障排除或与我公司联系。

自检方法如下：

(1) 检查排空阀是否关紧（顺时针为关闭，逆时针为开启），氢气出气口螺母和过滤器上盖是否拧紧，确保仪器密封性良好。

(2) 将仪器的电源插头插在（220V  50Hz）电源插座上。

(3) 打开仪器电源开关，红灯亮的同时制氢指示绿灯也亮。

(4) 观察电解池储液筒，此时电解液开始产生气泡。

(5) 观察氢气流量数值显示应在300—350之间。（仪器刚启动时流量显示有可能低于300，但预热20分钟后即可恢复正常）。

(6) 观察压力指示表，指针开始缓慢上升，2—3分钟可达到0.4 MPa左右处。

(7) 当压力指示上升到0.4 MPa时，流量显示由300左右逐渐降至到000，证明仪器整机密封性良好，系统正常，氢气发生器自检合格。

(8) 将电源开关关闭，打开排空阀将气压放掉，使压力指示表回零后，关闭排空阀，即可与气相色谱仪联机使用。

1、接通电源。

2、打开电源开关，此时氢气发生器压力表开始上升，检查仪器面板上电解指示（绿灯）发亮，流量指示（指针表）应指示在1000左右，在5分钟内压力指示（压力表）应达到0.4MPa，指针指示降至“0”， 说明氢气发生器系统工作正常，自检合格。


3、如在5分钟后，流量指示还在“1000”，压力指示在“0”， 说明氢气发生器开关没有旋紧有漏气现象，请继续旋紧开关，使仪器的压力、流量达到合格标准。

4、氢气发生器使用时应注意流量指示是否与色谱仪用气量一致，如流量指示超出色谱仪实际用量较大时，应停机检漏，其方法参照仪器的故障原因与排除方法进行调整，再用自检方法检查合格后方可使用。

5、定期检查过滤器中的硅胶是否变色，如变色请马上更换或再生。其方法为，拧下过滤器，氢气发生器再拧开过滤器上盖，更换硅胶后拧紧过滤器上盖，将过滤器装到底座上拧紧。并检查是否漏气。

6、仪器使用一段时间后，氢气发生器电解液会逐渐减少，当电解液位接近下限时应及时补水，此时只需加入二次蒸馏水即可，氢气发生器加液或加水时液位不要超过上限，也不能低于下限。

7、当氢气发生器使用半年后，请更换电解液。（氢气发生器使用氢氧化钾溶液的浓度为10%左右。）

8、仪器切勿在压力为“0”时空载运行。氢气发生器空载运行时会将电解池和开关电源部件烧坏。造成整个仪器损坏。

氢气发生器上的干燥过滤器，无论是分体的发生器还是组合的发生器，都需要对输出的气体进行干燥净化，即除湿除烃或者除油等。氢气发生器现有的除湿除烃方法基本都采用吸附剂吸附法，吸附剂大体都采用变色硅胶、分子筛和活性炭。由于使用变色硅胶除湿，需要定期观察硅胶的变色

       氢气发生器如今广泛的应用于实验科研等领域 ，是常见的气体发生设备，相对于传统的钢瓶，既方便又连续GX。随着电解水技术日益深入的研究，已经发展了3种基于不同种类的的电解槽，分别是碱性电解槽(Alkaline Electrolyzer)、固体聚合物电解质电解槽(Solid Polymer Electrolyte Electrolyzer )和固体氧化物电极槽(Solid  Oxide Electrolyzer)。氢气发生器从原理上来讲属于电解制氢，具体的区别在于核心部件电解槽的类型，即碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。

氢气发生器的电解槽具体是如何工作的？

1.碱性电解槽

      碱性电解槽是比较常用、技术相对成熟、且经济的电解槽，并且易于操作，在目前广泛使用，但缺点是其效率Z低，碱性电解槽主要由电源、电解槽箱体、电解液、阴极、阳极和横隔膜组成。电解液都是氢氧化钾溶液(KOH)，浓度为20％～30％；横隔膜主要由石棉组成，主要起分离气体的作用，而两个电极则主要由金属合金组成。其原理是在阴极，水分子被分解为 H⁺ 和 OH^-，H⁺ 得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子（H₂）；OH^- 则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜，到达阳极，在阳极失去电子生成一个水分子和氧分子。

2.聚合物薄膜电解槽

       又被称为SPE水电解制氢，该方法的原理在于去离子水被供到膜一电极组件上，在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子；电子通过电路传递到阴极，氢离子以水合的形式(H⁺·XH₂O)通过离子交换膜到阴极；在阴极，氢离子和电子重新结合形成氢气，同时，部分水也带到了阴极。此种方法不需要电解液，只需纯水，比碱性电解槽安全,易于操作，SPE电解装置可在低于液体电解质冰点的温度下运行，也可在高达 150 ℃的高温下和3000磅/英寸2高压下运行;GX率，压在膜表面上的催化剂微粒具有极大的比表面（约200m²/g），极间距又很小（极间距等于膜厚度，Z大极距不超过0.3mm，因而这种装置具有高电流密度和低电压降的特点。

       普拉勒超高纯氢气发生器Hydrogen-500H采用的正是SPE法，只需去离子水和供电，即可产生氢气，一次加水即可持续工作15天，成本极低。将产生的氢气通过Peculiar钯合金膜（ZL技术）过滤，由于钯合金具有只允许氢及其同位素通过的特性，因此产生氢气的纯度可确保持续达到99.99999%；且配有水位自动安全装置，超压控制安全装置，由单片机智能控制，灵敏可靠。

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