氫氣分析儀是一種用于測量氫氣濃度的儀器,具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,其工作原理基于以下幾種:
熱導(dǎo)式原理:基于混合氣體熱物理性質(zhì)差異,氫氣相較于其他常見氣體具有顯著更高的熱導(dǎo)率;儀器核心部件為熱導(dǎo)池,包含測量臂與參考臂。當(dāng)含有氫氣的混合氣體流入測量臂時,混合氣體熱導(dǎo)率改變,致使熱敏元件電阻值發(fā)生變化;參考臂內(nèi)則通入熱導(dǎo)率穩(wěn)定的已知成分標(biāo)準(zhǔn)氣體;通過惠斯通電橋準(zhǔn)確對比測量臂與參考臂的電阻差值,依據(jù)熱導(dǎo)率與電阻值的對應(yīng)關(guān)系,運用相關(guān)數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確計算出氫氣濃度。
電化學(xué)原理:以電化學(xué)傳感器為核心組件,如燃料電池型傳感器;當(dāng)氫氣進(jìn)入傳感器,在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生的電子經(jīng)外電路傳導(dǎo)至陰極;與此同時,在陰極氧氣參與還原反應(yīng),由此形成與氫氣濃度呈線性關(guān)系的電流信號;通過高精度電流檢測裝置測定電流大小,結(jié)合電化學(xué)理論,對電流-濃度關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確解析,從而準(zhǔn)確計算出氫氣含量。
氣相色譜原理:基于物理分離機(jī)制的高效分析技術(shù)?;旌蠚怏w由載氣攜帶進(jìn)入填充有特定固定相的色譜柱;由于不同氣體在固定相和載氣(流動相)之間的分配系數(shù)存在差異,混合氣體各組分在色譜柱中實現(xiàn)分離,并先后流出色譜柱進(jìn)入檢測器;對于氫氣檢測,常用熱導(dǎo)檢測器等。當(dāng)氫氣進(jìn)入檢測器,會引發(fā)檢測器內(nèi)部物理參數(shù)變化,產(chǎn)生對應(yīng)的電信號。
氫氣分析儀按類型不同可以分為:
防爆型:適用于存在爆炸性氣體或蒸汽的場合,具有防爆性能。
便攜式:便于攜帶和移動,適用于現(xiàn)場監(jiān)測和快速檢測。
熱導(dǎo)式:基于熱導(dǎo)式原理工作,具有測量范圍寬、穩(wěn)定性好、響應(yīng)時間短等特點。
氫氣分析儀在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,包括但不限于:
氫能源汽車:在加氫站實時在線監(jiān)測氫氣純度及各類雜質(zhì)含量,確保氫氣質(zhì)量。
大規(guī)模儲能:在氫氣儲能系統(tǒng)中實時監(jiān)測儲氫裝置內(nèi)氫氣純度與壓力變化,保障儲能過程的安全性。
石油化工:在加氫裂化、加氫精制等工藝中實時監(jiān)測氫氣濃度,為操作人員提供數(shù)據(jù)反饋。
鋼鐵冶金:作為新型還原劑應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)工藝中,對氫氣純度和流量進(jìn)行準(zhǔn)確閉環(huán)控制。
實驗室:在科研實驗室中測量實驗過程中的氫氣濃度,為實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性提供保證。
電子行業(yè):在半導(dǎo)體、光電子等領(lǐng)域中,氫氣常用于氣氛處理以提供特定的反應(yīng)環(huán)境??梢詼?zhǔn)確測量氫氣濃度,確保氣氛處理過程的質(zhì)量和穩(wěn)定性。