工業氫氣的純度檢測是確保其在各種應用中(如化工、能源、電子制造等)安全和性能的重要環節。氫氣純度通常指的是氫氣中雜質氣體(如氧氣、氮氣、 、二氧化碳、水蒸氣等)的含量,不同應用場景對氫氣純度的要求也不同。 以下是常見的工業氫氣純度檢測方法和標準: 一、工業氫氣純度檢測的重要性 安全性 :氫氣易燃易爆,若純度不足,引發爆炸或燃燒。 設備保護 :雜質氣體腐蝕設備、降低效率或損壞催化劑。 產品質量 :在半導體、燃料電池、化工等行業中,高純度氫氣是關鍵原料。 二、常見工業氫氣純度要求(按行業) | 應用場景 | 氫氣純度要求(體積濃度) | | | | | 燃料電池 | ≥99.999%(5N級) | | 半導體制造 | ≥99.9999%(6N級) | | 化工生產 | ≥99.9%(3N級) | | 工業用途 | ≥98% | 三、氫氣純度檢測方法
氣相色譜法(GC) 原理 :利用不同氣體組分在色譜柱中的保留時間差異進行分離和定量分析。 優點 :精度高、可檢測多種雜質。 適用范圍 :適用于痕量雜質(ppm~ppb級別)的檢測。 常用檢測器 : TCD(熱導檢測器):用于檢測非極性氣體(如H?、O?、N?等) FID(火焰離子化檢測器):用于檢測有機雜質 ECD(電子捕獲檢測器):用于檢測鹵素化合物 PID(光離子化檢測器):用于檢測揮發性有機物
2. 質譜法(MS) 原理 :將氣體分子電離后根據質荷比進行分離和檢測。 優點 :可同時檢測多種成分,靈敏度高。 應用 :常用于高純氫氣(如6N以上)的檢測。
3. 紅外光譜法(IR) 原理 :通過吸收特定波長的紅外光來識別氣體成分。 優點 :適合檢測CO、CO?、CH?等氣體。 缺點 :對某些氣體(如H?、N?)不敏感。
4. 電化學傳感器 原理 :通過電化學反應測量氣體濃度。 優點 :便攜、成本低。 缺點 :精度較低,壽命有限,易受環境影響。
5. 露點儀(水分檢測) 原理 :測量氣體中的水蒸氣含量(以露點溫度表示)。 應用 :用于檢測氫氣中水分含量,尤其在高純氫氣中非常關鍵。 四、檢測項目及指標 | 檢測項目 | 檢測方法 | 常見限值 | | | | | | 氫氣純度 | 氣相色譜 | ≥99.9%(視用途而定) | | 氧氣(O?) | 氣相色譜 | ≤10 ppm | | 氮氣(N?) | 氣相色譜 | ≤50 ppm | | (CO) | 氣相色譜 | ≤1 ppm | | 二氧化碳(CO?) | 氣相色譜 | ≤1 ppm | | 水分(H?O) | 露點儀 | ≤ 60°C(即露點) | | (H?S) | 氣相色譜 | ≤0.1 ppm | | 甲 (CH?) | 氣相色譜 | ≤10 ppm | 五、相關標準 GB/T 3864 2008《工業氫》 :中國國家標準,規定了工業氫的技術要求、試驗方法、檢驗規則等。 AS D7871 20 :美國材料與試驗協會標準,適用于工業氫氣的分析。 ISO 10218 1:2015 :國際標準化組織關于氫氣純度檢測的標準。 六、檢測流程示例
1. 樣品采集 :使用不銹鋼采樣鋼瓶或采樣袋,避免污染。
2. 預處理 :去除水分、油污等干擾物質。
3. 儀器校準 :使用標準氣體進行校準。
4. 檢測分析 :采用氣相色譜、質譜等方法進行分析。