氧中氢分析仪预处理系统

氧中氢分析仪预处理系统

PEM(Proton exchange membrane)是质子交换膜电解水制氢气技术的简称。和碱性电解水制氢技术不同，PEM电解水制氢技术使用质子交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质（30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液），并使用纯水作为电解水制氢气的原料，避免了潜在的碱液污染和腐蚀问题。

PEM电解水制取氢气电解槽工作示意图

如图所示，PEM电解槽运行时，水分子在阳极侧发生氧化反应，失去电子，生成氧气和质子。随后，电子通过外电路转导至阴极，质子在电场的作用下，通过质子交换膜传导至阴极，并在阴极侧发生还原反应，得到电子生成氢气，反应后的氢气和氧气将通过阴阳极的双极板收集并输送。和碱性电解水制氢技术相比，PEM电解水制氢气技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点。PEM电解槽的电流密度更大，通常在10000 A/m2以上。PEM电解槽的产氢气纯度通常在99.99%左右。由于PEM电解槽使用纯水作为电解原料，产生的氢气中不会带入碱雾，有利于提升氢气品质。另外，质子交换膜的气体渗透率低，这有助于避免氢气和氧气的气体交叉渗透现象。PEM电解槽无需严格控制膜两侧压力，具有快速启动停止和快速功率调节响应的优势，适用于可再生能源发电波动性输入。

然而，PEM电解水制氢技术目前设备成本较高，PEM电解槽的单位成本仍然远高于碱性电解槽。由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行，因此设备对于价格昂贵的贵金属材料如铱、铂、钛等更为依赖，导致成本过高。

PEM电解水制氢技术在实际应用时也存在对电解槽隔膜的组装要求，通过科学合理的组装可以有效避免制氢过程中出现因阳极、阴极的氢气与氧气混合而产生的爆炸现象。除此之外，在阳极析氧过程中，由于氧含量上升可能会出现提高含氧活性物质的浓度，当该浓度达到一定量时便可能引发隔膜被溶解、破坏的问题，这不仅会干扰电解水制氢系统的运行稳定性与实际制氢效率，同时还会减少电解槽的实际使用寿命。

FTC320氧中氢分析仪预处理系统实物图

电解水中的氢气（H2）测量解决方案（也称为O2中的H2湿气传感器），允许分析氧气（O2）成分中的湿气氢气（H2）流。电解槽的输出是作为气体成分的氢气（H2）和氧气（O2），并且可能被水蒸气饱和。要获取湿气——氢气（H2）样气并不容易，在这个可接受的价格范围内，用于这种典型测量的大多数传感器大多不适合湿气。根据我们的经验，我们设计了带有回退探针的解决方案，带有液体阻断剂的膜过滤，防止湿气对氢气（H2）传感器产生有害影响，并延长FTC320氧中氢分析仪的使用寿命。

FTC320氧中氢分析仪主要优点
1、响应时间很快，大约1秒（T90,@1L/min）,氢气流量小时，电化学原理的氢气分析仪，响应时间太慢，根本无法进行低流量气体测量。
2、精度高，长期稳定性好，不需要频繁标定分析仪。电化学原理的分析仪，需要频繁标定，甚至每天都需要通入标气进行标定。
3、氧中氢分析仪同一台仪器经过设置，可以分别测试氧中氢和氢中氧气体浓度。
4、氧中氢分析仪内部核心传感器表面沉积一层4微米的PTFE疏水性膜，可以抗冷凝水，不会损坏氢分析仪。

FTC320氧中氢分析仪预处理系统流程图

气体预处理系统是指将待处理的气体进行一系列物理、化学或生物处理，以去除其中的杂质、水分、异味等，达到工艺要求的一种系统。该系统在工业生产中具有举足轻重的地位，能够有效地保护下游工艺设备，延长其使用寿命，提高产品质量，降低生产成本。

气体预处理组成部分：

1. 气体预处理系统通常由以下几部分组成：

2. 空气过滤器：去除气体中的尘埃、杂质等颗粒物，保证气体纯净度。

3. 抽气泵：将低压气体增压至工艺所需的压力，同时进行对气体的初步冷却和干燥。

4. 水汽分离器：对气体进行深度冷却，将其中的水分凝结成冰，以达到进一步净化气体的目的。