氫氣發(fā)生器通過(guò)壓縮機(jī)對(duì)空氣(或其他氣體)進(jìn)行壓縮,儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中,以便使用。主要有壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、過(guò)濾器、干燥室等主要部分組成。
在實(shí)驗(yàn)室中,高純度的氫氣被應(yīng)用于GC(氣相色譜)、GC-MS(氣質(zhì)聯(lián)用),ELSD(蒸發(fā)光散射檢測(cè)器)等儀器上。為確保這些儀器的使用壽命和檢測(cè)精度,需要實(shí)驗(yàn)室提供高純度的氫氣,水由氫元素和氧元素組成,其分子式為H2O。因此,實(shí)驗(yàn)室通常采用電解水來(lái)生產(chǎn)氫氣。其反應(yīng)式為:
2H2O→2H2+O2
商品應(yīng)用的氫氣發(fā)生器主要包括一個(gè)電解池和一對(duì)電極。在電流作用下,陽(yáng)極會(huì)匯集氧氣,陰極會(huì)匯集氫氣。電極連接有氣液分離裝置,將匯集到的氣體通過(guò)管道輸出。常見(jiàn)的電解方法主要是堿性電解水法和質(zhì)子交換膜法。堿性電解水法在耐腐蝕的電解池中盛有約15%的NaOH或KOH溶液,堿液可以增加水的電導(dǎo)率,提高電解效率,又避免了酸性溶液或鹽溶液對(duì)電極的腐蝕和副產(chǎn)物的形成。質(zhì)子交換膜法在電解池中放置的是純水,并使用質(zhì)子交換膜將陽(yáng)極和陰極分開(kāi)。在電流作用下,氫離子(即質(zhì)子)可以通過(guò)交換膜向陰極移動(dòng)并生成氫氣,而其他的離子則會(huì)被膜阻擋并被排出。
氫氣發(fā)生器要求使用去離子水作為進(jìn)水。自來(lái)水中的各種雜質(zhì)離子的含量較高,這些雜質(zhì)在電解時(shí)會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物,影響生產(chǎn)氫氣的純度并減少電極使用壽命。而且自來(lái)水通常會(huì)采用次氯酸等強(qiáng)氧化劑進(jìn)行消毒,這些強(qiáng)氧化劑對(duì)電極和電解池(特別是質(zhì)子交換膜)有很大的腐蝕性,會(huì)影響氫氣生產(chǎn)效率和儀器使用壽命。