德國Messkonzept GmbH公司FTC320EX氧中氫分析儀選型和使用

-響應(yīng)時(shí)間非?？欤娊馑茪錃鈶?yīng)用

電解水獲取氫氣過程中，需要測量氧氣中氫氣含量，也需要測量氫氣中氧氣含量。目前氧中氫分析儀和氫中氧分析儀主要采用熱導(dǎo)原理和電化學(xué)原理，這兩種原理的分析儀都在電解水制取氫氣過程廣泛應(yīng)用。

一、德國Messkonzept GmbH公司FTC320EX氧中氫分析儀（氫氣分析儀）選型要點(diǎn)

1、氧氣中氫氣濃度：無論是PEM還是堿液方式電解水制取氫氣，在陽極產(chǎn)生的氧氣，會(huì)有少量的氫氣存在。要用氫氣分析儀測量氧氣中氫氣的含量。氧氣中氫氣含量一般很少一般在1000ppm到10000ppm之間。

2、被測氣體的條件：此時(shí)在選擇氫氣分析儀時(shí)，我們要考慮氫氣的濃度、氧氣的流量和被測氣體的濕度。

3、低含量氫氣濃度測量：由于電解水氧氣中的氫氣濃度只有10000ppm及以下，可以選用電化學(xué)原理的氫氣分析儀，也可以選用熱導(dǎo)原理的氧中氫分析儀。但是電化學(xué)原理的分析儀測量精度差，一般在5-10%左右，同時(shí)存在長期穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。我們推薦使用德國Messkonzept GmbH公司的FTC320EX氫氣分析儀，它具有精度高（2%FS），T90響應(yīng)時(shí)間快（1-2秒，）長期穩(wěn)定好，不需要頻繁標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)。

4、氫氣分析儀的響應(yīng)時(shí)間：電解水的被測氣體的流量通常比較小，通常都低于500ml/分鐘，非常需要快速響應(yīng)的的氧中氫分析儀。電化學(xué)原理分析儀，需要?dú)錃鈹U(kuò)散到電解液里，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)才能測量氫氣濃度，響應(yīng)時(shí)間一般在20-30秒之間。而熱導(dǎo)原理的FTC320EX氫氣分析儀的T90的響應(yīng)時(shí)間在1-2秒內(nèi)，非常適合低流量氧氣中氫氣的濃度測量，可以快速得到氫氣含量。

二、德國Messkonzept GmbH公司FTC320EX氧中氫分析儀（氫氣分析儀）使用要點(diǎn)

1、氫氣分析儀的預(yù)處理：電解水產(chǎn)生的氫氣和氧氣都是高溫高濕，不能直接測量。必須對(duì)被測的氣體進(jìn)行預(yù)處理。例如對(duì)氧氣進(jìn)行降溫、減壓、汽水分離、干燥和過濾堿液氣凝膠和微小顆粒后，才能通入FTC320EX氫氣分析儀進(jìn)行測量。

2、氧中氫分析儀的校準(zhǔn)和標(biāo)定：在測量低濃度的氫氣含量時(shí)，需要考慮到濕度對(duì)氫氣測量的交叉干擾。FTC320出廠時(shí)用標(biāo)氣和一定流量下標(biāo)定好的，標(biāo)氣中的濕度非常小，盡管被測氣體進(jìn)行了干燥處理，但是不可能與標(biāo)氣的濕度一樣的干燥。如果條件允許，需要把標(biāo)氣加濕，通過氣體預(yù)處理系統(tǒng)，對(duì)FTC320進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。同時(shí)控制流量，做到標(biāo)定的流量與測試流量一樣。標(biāo)定后，壓力、濕度和流量與測量條件一致。

3、控制壓力：氫氣分析儀需要再與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫ο伦笥覝y量。不同海拔高度下使用氣體分析儀，需要再當(dāng)?shù)貧鈮合逻M(jìn)行標(biāo)定。

4、控制測量流量：在低濃度氫氣測量時(shí)，需要固定流量，流量的大小影響測量精度，尤其是小流量測試，改變流量會(huì)帶來測量誤差。

三、氧中氫分析儀熱導(dǎo)原理：

氫氣傳感器通過比較被測樣品和參考樣品的導(dǎo)熱系數(shù)來工作。一個(gè)加熱的熱敏電阻放置在樣品中，另一個(gè)作為參考放置在參考?xì)怏w中。如果樣品的導(dǎo)熱系數(shù)高于參考值，則暴露元件的熱量損失，其溫度降低，而如果導(dǎo)熱系數(shù)低于參考值，則暴露氫氣敏感元件的溫度升高。同樣，惠斯通電橋用于測量溫度變化產(chǎn)生的不同電阻。優(yōu)勢：快速響應(yīng)，約1秒。

四、氧中氫分析儀電化學(xué)原理：

電化學(xué)氧中氫分析儀工作原理與燃料電池相同。它們由一層薄薄的電解液隔開的陽極和陰極組成。當(dāng)氫氣通過電解液時(shí)，會(huì)發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生與氣體濃度成比例的電流。電化學(xué)氫氣傳感器運(yùn)行所需的功率非常小，其功耗在所有傳感器類型中是很低的。電化學(xué)氫氣傳感器具有靈敏度高、反應(yīng)時(shí)間短、校準(zhǔn)后重現(xiàn)性好、線性好、零點(diǎn)穩(wěn)定、交叉靈敏度相對(duì)較低等特點(diǎn)。它們?cè)谶^程控制應(yīng)用中非常有用。電化學(xué)氫氣分析儀的一個(gè)主要缺點(diǎn)是，隨著時(shí)間的推移，由于失去催化表面，靈敏度會(huì)降低。同時(shí)，氫氣需要擴(kuò)散到電解液里面，從而響應(yīng)時(shí)間非常緩慢。

五、德國Messkonzept GmbH公司FTC320EX氧中氫分析儀優(yōu)勢，與電化學(xué)原理比較
1、FTC320EX分析儀采用熱導(dǎo)原理，6次方線性化擬合，精度非常高。

2、響應(yīng)時(shí)間（t90）約為1-2秒，非常適合樣氣流量非常小的場合。而電化學(xué)原理的氧中氫分析儀的響應(yīng)時(shí)間一般在20-30秒左右，不適合流量小的場合。

3、FTC320EX氫氣分析儀穩(wěn)定性好，一般5-6個(gè)月標(biāo)定一次。而電化學(xué)原理的的儀器需要頻繁標(biāo)定，一般在7天左右據(jù)需要標(biāo)定，非常麻煩和繁瑣。

4、FTC320EX氫氣分析儀中熱導(dǎo)敏感元件采用鍍膜處理，可以有效防止冷凝水和微小顆粒污染，從而保護(hù)氧中氫分析儀。

5、通過配置，同一臺(tái)FTC320分析儀可以測試不同濃度的氧中氫氣含量和氫中氧氣含量，真正做到一臺(tái)氣體分析儀測試多量程和多種配對(duì)氣體組份濃度測量，而不需要花費(fèi)更多經(jīng)費(fèi)購買多臺(tái)分析儀儀器來測試不同氣體濃度。