氧中氫分析儀預(yù)處理系統(tǒng)

PEM(Proton exchange membrane)是質(zhì)子交換膜電解水制氫氣技術(shù)的簡稱。和堿性電解水制氫技術(shù)不同，PEM電解水制氫技術(shù)使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)（30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液），并使用純水作為電解水制氫氣的原料，避免了潛在的堿液污染和腐蝕問題。

PEM電解水制取氫氣電解槽工作示意圖

如圖所示，PEM電解槽運行時，水分子在陽極側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，生成氧氣和質(zhì)子。隨后，電子通過外電路轉(zhuǎn)導(dǎo)至陰極，質(zhì)子在電場的作用下，通過質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)至陰極，并在陰極側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子生成氫氣，反應(yīng)后的氫氣和氧氣將通過陰陽極的雙極板收集并輸送。和堿性電解水制氫技術(shù)相比，PEM電解水制氫氣技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。PEM電解槽的電流密度更大，通常在10000 A/m2以上。PEM電解槽的產(chǎn)氫氣純度通常在99.99%左右。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料，產(chǎn)生的氫氣中不會帶入堿霧，有利于提升氫氣品質(zhì)。另外，質(zhì)子交換膜的氣體滲透率低，這有助于避免氫氣和氧氣的氣體交叉滲透現(xiàn)象。PEM電解槽無需嚴(yán)格控制膜兩側(cè)壓力，具有快速啟動停止和快速功率調(diào)節(jié)響應(yīng)的優(yōu)勢，適用于可再生能源發(fā)電波動性輸入。

然而，PEM電解水制氫技術(shù)目前設(shè)備成本較高，PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行，因此設(shè)備對于價格昂貴的貴金屬材料如銥、鉑、鈦等更為依賴，導(dǎo)致成本過高。

PEM電解水制氫技術(shù)在實際應(yīng)用時也存在對電解槽隔膜的組裝要求，通過科學(xué)合理的組裝可以有效避免制氫過程中出現(xiàn)因陽極、陰極的氫氣與氧氣混合而產(chǎn)生的爆炸現(xiàn)象。除此之外，在陽極析氧過程中，由于氧含量上升可能會出現(xiàn)提高含氧活性物質(zhì)的濃度，當(dāng)該濃度達到一定量時便可能引發(fā)隔膜被溶解、破壞的問題，這不僅會干擾電解水制氫系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性與實際制氫效率，同時還會減少電解槽的實際使用壽命。

FTC320氧中氫分析儀預(yù)處理系統(tǒng)實物圖

電解水中的氫氣（H2）測量解決方案（也稱為O2中的H2濕氣傳感器），允許分析氧氣（O2）成分中的濕氣氫氣（H2）流。電解槽的輸出是作為氣體成分的氫氣（H2）和氧氣（O2），并且可能被水蒸氣飽和。要獲取濕氣——氫氣（H2）樣氣并不容易，在這個可接受的價格范圍內(nèi)，用于這種典型測量的大多數(shù)傳感器大多不適合濕氣。根據(jù)我們的經(jīng)驗，我們設(shè)計了帶有回退探針的解決方案，帶有液體阻斷劑的膜過濾，防止?jié)駳鈱錃猓℉2）傳感器產(chǎn)生有害影響，并延長FTC320氧中氫分析儀的使用壽命。

FTC320氧中氫分析儀主要優(yōu)點
1、響應(yīng)時間很快，大約1秒（T90,@1L/min）,氫氣流量小時，電化學(xué)原理的氫氣分析儀，響應(yīng)時間太慢，根本無法進行低流量氣體測量。
2、精度高，長期穩(wěn)定性好，不需要頻繁標(biāo)定分析儀。電化學(xué)原理的分析儀，需要頻繁標(biāo)定，甚至每天都需要通入標(biāo)氣進行標(biāo)定。
3、氧中氫分析儀同一臺儀器經(jīng)過設(shè)置，可以分別測試氧中氫和氫中氧氣體濃度。
4、氧中氫分析儀內(nèi)部核心傳感器表面沉積一層4微米的PTFE疏水性膜，可以抗冷凝水，不會損壞氫分析儀。

FTC320氧中氫分析儀預(yù)處理系統(tǒng)流程圖

氣體預(yù)處理系統(tǒng)是指將待處理的氣體進行一系列物理、化學(xué)或生物處理，以去除其中的雜質(zhì)、水分、異味等，達到工藝要求的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位，能夠有效地保護下游工藝設(shè)備，延長其使用壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

氣體預(yù)處理組成部分：

1. 氣體預(yù)處理系統(tǒng)通常由以下幾部分組成：

2. 空氣過濾器：去除氣體中的塵埃、雜質(zhì)等顆粒物，保證氣體純凈度。

3. 抽氣泵：將低壓氣體增壓至工藝所需的壓力，同時進行對氣體的初步冷卻和干燥。

4. 水汽分離器：對氣體進行深度冷卻，將其中的水分凝結(jié)成冰，以達到進一步凈化氣體的目的。