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上海析友分析仪器有限公司 >>> 技术文献

氢气发生器是如何产氢的你知道吗

点击次数:847 发布时间:2016-09-26
   随着气体消耗需求的增加,氢气发生器现已成为实验室必不可少的设备。说到氢气发生器,大家并不陌生,也很容易理解,氢气发生器就是产氢的仪器。可是很多客户并不清楚,氢气发生器是如何产氢的,下面就让小编为您细细说来。

  氢气发生器的工作原理

  氢分子和氢原子是所有化学元素中zui小的分子和原子,如把钯的单晶结构考虑成为面心立方体,立方体的八个角为八个钯原子所占有,六个面的中心部分为六个钯原子所占有,在这个钯原子的密集堆积中,只有在钯管表面能发生离解的氢原子才能通过,而其它元素的原子和分子,其直径都大于钯原子密集堆积的间隙,故不能通过。钯扩散法纯化氢就是利用这个原理,扩散透过钯管的氢,其纯度极高。

  氢气发生器可在极短的时间内按需提供高纯度气体,其便利性优于气瓶,特别是在健康和安全方面更具优势,因为在实验室工作环境中保存高压氢气会使人们产生顾虑。氢气发生器所含氢气量通常少于半升,这与 50升高压气瓶中 9000 升气体相比几乎可以忽略不计。

  氢气发生器可为各种应用提供超高纯度气体,包括纳米管研究、气相色谱分析以及半导体行业。许多人都知道氢气来自于水的电解,但实际操作真的如此简单?为何发生器如此昂贵?

  尽管使用气体发生器生成高纯度氢气涉及许多高度保密的机密,但从水中产生氢气的只能利用几个基本机理。氢气发生器系统通常使用两相系统生产经过提纯的氢气。先从水中分离出氢气,然后对氢气进行提纯。氢气发生器的产氢过程主要有以下两种:

  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 → 2 H2↑ +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)。

  用于氢气发生的质子交换膜像反向操作燃料电池一样工作。水在 PEM 处电解,PEM 为促进 H+ 离子运动的固体聚合物电解质,而 O2- 离子会被固定并形成 O2 分子。以上内容便是介绍了氢气发生器如何产氢的,您还有不明白的吗?

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