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氮氣發生器的制氮原理分享
閱讀：2012 發布時間：2019-6-21
氮氣發生器利用壓縮機對氮氣進行壓縮，貯藏在貯氣罐內，方便日后使用，壓縮器主要由壓縮機、儲氣罐、過濾器、干燥器等組成，壓縮空氣經壓縮后進入冷干機降溫脫水，在經過過濾器除油、除塵，然后進入裝有碳分子篩的吸附塔，選擇性地吸附掉氧氣、二氧化碳等雜質氣體組分，產生高純度氮氣。
空氣源中混合氣體在通過中空纖維膜時，由于溶解度以及擴散系數的差異，導致不同氣體在膜中滲透速度不同。氮氣滲透速率相對較慢，進而在膜中滯留，從而達到分離純化作用。該儀器利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產品氣為另一根解析，實現分子篩在線再生，整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。
該儀器采用電化學分離法和物理吸附法相結合的方式制取純氮氣，利用恒定電位電解法，采用微孔膜作為兩電極的分隔板，多孔氣體擴散型氧電極為陰極，鎳網為陽極，且電極安裝是采用硬支撐結構。該發生器可在氮氣室壓差下穩定工作，可避免陰極氫析出，保證產生氣體的純度氮。
具體制取氮氣的方法是以空氣為原料將氣體送入有電解液的電解槽，在兩電極間加上電壓≤1.5V的直流電，此時在槽內空氣中氧氣被吸收而獲得氮氣。其電解液采用“強制循環方式”，由電磁泵帶動電解液在液路中循環，提高了電解效率。可調節氮氣的純度和流量，可生產99.999%的氮氣產品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據每個需求具體定制，適用于各種氣相色譜檢測器。
這種方法可以產出高純度氮氣，但有幾個小缺陷：需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液，這種強堿溶液與氣體直接接觸，對氣體質量有潛在影響，并有隨氣路輸出的可能性;單位成本高，不適合做大流量發生器;反應過程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質氣體并沒有涉及，并且反應過程對電解池制作技術要求很高，不合適的電解池制作技術會造成氮氣純度數量級的降低。但是，氮氣發生器作為一種小流量氮氣來源，常被用于色譜載氣和小容量保護，總費用不高，是一種低成本的解決方案。