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氫能是一種清潔、高效,、可持續(xù)的二次能源,，同時兼有來源廣、燃燒熱值高,、能量密度大、可儲存,、可再生的特點(diǎn),，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要一環(huán)。氫能應(yīng)用場景廣泛,，其中質(zhì)子交換膜燃料電池汽車是氫能的主要應(yīng)用場景之一,，氫氣中雜質(zhì)控制是確保燃料電池正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 37244-2018 質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料 氫氣》中對雜質(zhì)控制有著嚴(yán)格的要求,，其中硫化物是檢測難點(diǎn)之一,。

硫化物特點(diǎn)

● 濃度低 總硫含量不可超過0.004 μmol/mol

● 危害大 對質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑產(chǎn)生不可逆的毒化作用

● 活性高 易與接觸的材料表面發(fā)生物理吸附或者化學(xué)反應(yīng)，分析誤差大

硫化學(xué)發(fā)光化檢測器(SCD)是目前公認(rèn)的高靈敏和高選擇性硫元素檢測器,，且不受大多數(shù)樣品基質(zhì)的干擾,，島津硫化學(xué)發(fā)光檢測系統(tǒng)Nexis SCD-2030，以創(chuàng)新的水平燃燒器設(shè)計為用戶提供更高靈敏度和更高穩(wěn)定性,，以豐富的軟自動化功能使實(shí)驗(yàn)室的分析效率攀上新臺階,。

島津硫化學(xué)發(fā)光檢測系統(tǒng)Nexis SCD-2030

實(shí)驗(yàn)一 樣品直接進(jìn)樣分析

使用Nexis GC-2030（搭配SCD-2030檢測器）管路系統(tǒng)惰性化，直接進(jìn)樣測定氫氣中硫化氫,、羰基硫,、甲硫醇、乙硫醇,、甲硫醚,、二硫化碳、叔丁硫醇,、甲基乙基硫醚,、乙硫醚,、四氫噻吩等組分。

SCD分析痕量硫化物色譜圖-1

注：1.硫化氫,；2.羰基硫,；3.甲硫醇；4.乙硫醇

SCD分析痕量硫化物色譜圖-2

5.甲硫醚,；6.二硫化碳,；7. 叔丁硫醇；8. 甲基乙基硫醚,；9. 乙硫醚,；10.四氫噻吩

表1.  1.0 mg/m3濃度點(diǎn)的檢測結(jié)果

如上表是以1.0 mg/m3濃度點(diǎn)標(biāo)氣來測試重復(fù)性和檢測限，其重復(fù)性結(jié)果均優(yōu)于1.0%,，硫化物檢測下限為10ppb（V/V）級,，體現(xiàn)了Nexis SCD-2030良好的重復(fù)性和高靈敏度特點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)二 樣品經(jīng)富集濃縮后進(jìn)樣分析

中國測試技術(shù)研究院技術(shù)人員通過深入分析探討,，開展了基于半導(dǎo)體制冷的低溫富集裝置與GC-SCD聯(lián)用試驗(yàn),，方法以氫氣中硫化氫、硫氧碳,、甲硫醇,、乙硫醇、甲硫醚,、二硫化碳,、甲乙硫醚、噻吩,、乙硫醚等9個組分的硫化物氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行了方法開發(fā)研究,，獲得了良好的分析效果。在《天然氣工業(yè)》期刊發(fā)表了題為“車用燃料氫氣中雜質(zhì)組分分析方法標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀與探討-以質(zhì)子交換膜燃料電池汽車為例”的文章, 島津的Nexis SCD-2030硫化學(xué)發(fā)光檢測器作為分析系統(tǒng)檢測部分的核心大顯身手,。

樣品富集濃縮進(jìn)樣SCD分析痕量硫化物色譜圖

注：1.硫化氫,；2.硫氧碳；3.甲硫醇,；4.乙硫醇,；5.甲硫醚,；6.二硫化碳,；7.甲乙硫醚,；8.噻吩；9.乙硫醚

研究結(jié)果表明低溫富集裝置-GC-SCD聯(lián)用分析系統(tǒng)可以很好滿足《GB/T 37244-2018 質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料 氫氣》對總硫的分析要求,，方法檢出限最低可達(dá)到0.01 nmol/mol,，0.1-40 nmol/mol范圍內(nèi)的線性相關(guān)系數(shù)R2大于0.995，0.1 nmol/mol的重復(fù)性小于5%,。

參考資料：

1. 島津應(yīng)用No. GC-164. 島津Nexis GC-2030 SCD測定氫氣中微量形態(tài)硫.

2. 潘義,鄧凡鋒,王維康,楊嘉偉,張婷,林俊杰,龍舟,姚偉民,方正.車用燃料氫氣中雜質(zhì)組分分析方法標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀與探討——以質(zhì)子交換膜燃料電池汽車為例[J].天然氣工業(yè),2021,41(04):115-123.

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