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三種常見的氮氣發(fā)生器工作原理分析
1.電化學法制氮
在氫氣電解池的陰極(產(chǎn)氫氣一側(cè))通入高壓空氣,，在催化劑作用下,，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應生產(chǎn)水,，宏觀上表現(xiàn)即為空氣中的氧氣被除去,，剩余氮氣。這種方法可以產(chǎn)出高99.995%的氮氣,，但有幾個明顯的缺陷：一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液,，這種強堿溶液與氣體直接接觸，對氣體質(zhì)量有潛在影響,，并有隨氣路輸出的可能性,；二單位成本高；三反應過程只去除了空氣中的氧氣,，其它雜質(zhì)氣體并沒有涉及,，并且反應過程對電解池制作技術(shù)要求很高,，不合適的電解池制作技術(shù)會造成氮氣純度數(shù)量級的降低。這類氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源,，總費用不過幾千元,，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案,。
2.膜分離制氮
高壓空氣通過中空纖維膜組件,，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累,，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣,，形成的產(chǎn)品氣純度高可達99%,，氣體流量>5000ml/min,，并且可以累加使用,，不影響產(chǎn)品質(zhì)量,，在不考慮其它限制條件的情況下,，氣體裝置可以無限擴充,。這種制氮方法膜分離制氮在工業(yè)上有不少的應用,，在實驗室主要用于對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護,、對氧氣的置換等,。
這類發(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大，實驗室級別產(chǎn)品一般在50L/min上下,，并可隨意擴充,，同時壽命長，膜組件作為核心部件,，在空氣源穩(wěn)定的情況下,，壽命可達10年，且維護成本極低,；缺點是氮氣純度不能達到高純級,，膜組件目前均為進口，國內(nèi)不能提供,，成本較高,，儀器價格也相對高。
3.PSA變壓吸附制氮
利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異,，形成濃度差異的積累,，在分子篩柱末端產(chǎn)出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱,，一根吸附的同時引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析,，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣,。
這類發(fā)生器可根據(jù)需要,，調(diào)節(jié)氮氣的純度和流量，高可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘,，純度大小配置靈活,，可根據(jù)每個需求具體定制，技術(shù)難點主要是分子篩柱填裝技術(shù),，分子篩填裝不好,，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數(shù)量減少,，分子篩性能急劇降低,。