色譜儀氫氣發(fā)生器的一般流路和電解槽原理

　　在氣相色譜的使用過程中，氫氣的用途主要有以下幾種：一方面使用氫氣作為氣相色譜分析的載氣，進(jìn)行樣品分離和分析；另一方面，當(dāng)使用毛細(xì)柱進(jìn)行分析時，一般需要使用與載氣相同的氣體作為尾吹氣；再則，使用FID、FPD和NPD做檢測器時候，需要使用氫氣作為燃?xì)?，和空氣燃燒以提供火焰；此外，?dāng)儀器使用轉(zhuǎn)化爐時候，需要額外的氫氣用作反應(yīng)氣體和CO、CO2發(fā)生反應(yīng)生成甲烷。

　　常用的氫氣供給方式包括使用鋼瓶氫氣和使用氫氣發(fā)生器來提供。鋼瓶氫氣需要向氣體供應(yīng)商購買；氫氣發(fā)生器的種類、原理和結(jié)構(gòu)多種多樣，從原理上來講都屬于電解制氫，詳細(xì)的來講一般分為三種，區(qū)別在于電解槽的類型，即：堿性電解槽、基于離子交換技術(shù)的聚合物薄膜電解槽和固體氧化物電解槽。

　　一、色譜儀氫氣發(fā)生器的一般流路

　　一般而言，氫氣發(fā)生器的工作流程為：堿性電解液在電解池中電解后，潮濕的氫氣進(jìn)入氣液分離器分離出氫氣，再經(jīng)過干燥器之后，通過針型閥輸入到氣相色譜儀中。

　　二、氫氣發(fā)生器的電解槽原理

　　在實驗室中，使用的一般是堿性電解槽制氫和聚合物薄膜電解槽制氫兩種。氫氣發(fā)生器從原理上來講都屬于電解制氫，具體的區(qū)別在于核心部件電解槽的類型，即：堿性電解槽、基于離子交換技術(shù)的聚合物薄膜電解槽和固體氧化物電解槽。

　　1、使用堿性電解槽制氫

　　堿性電解槽是zui常用、技術(shù)zui成熟、也zui經(jīng)濟(jì)的電解槽，并且易于操作，在目前廣泛使用，但缺點是其效率zui低

　　堿性電解槽主要由電源、電解槽箱體、電解液、陰極、陽極和橫隔膜組成。電解液都是氫氧化鉀溶液(KOH)，濃度為20％～30％；橫隔膜主要由石棉組成，主要起分離氣體的作用，而兩個電極則主要由金屬合金組成。

　　其工作的主要原理是：在陰極，水分子被分解為氫離子（H+）和氫氧根離子（OH-），氫離子得到電子生成氫原子，并進(jìn)一步生成氫分子（H2）；氫氧根離子（OH-）則在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫隔膜，到達(dá)陽極，在陽極失去電子生成一個水分子和氧分子。堿性電解槽制氫的特點是：氫氧根離子（OH-）在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫隔膜。

　　2、聚合物薄膜電解槽制氫

　　聚合物薄膜電解槽制氫（PEM），一些地方也稱之為固體聚合物電解質(zhì)（SPE）水電解制氫。該種原理不需電解液，只需純水，比堿性電解槽安全，電解槽的效率可以達(dá)到85％或以上，但由于在電極處使用鉑等貴重金屬，薄膜材料也是昂貴的材料，故PEM電解槽目前還難以投人大規(guī)模的使用。

　　其工作的主要原理是：去離子水被供到膜一電極組件上，在陽極側(cè)反應(yīng)析出氧氣、氫離子和電子；電子通過電路傳遞到陰極，氫離子以水合的形式(H+．XH20)通過離子交換膜到陰極；在陰極，氫離子和電子重新結(jié)合形成氫氣，同時，部分水也帶到了陰極。聚合物薄膜電解槽制氫的特點是：氫離子（H+）在陰、陽極之間的電場力作用下穿過離子交換膜。