氮氣發生器的工作原理

1.電化學法制氮

  在氫氣電解池的陰極(產氫氣一側)通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應生產水，宏觀上表現即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產出高99.995%的氮氣，但有幾個明顯的缺陷：一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；二單位成本高；三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。這類氮氣發生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案。

2.膜分離制氮

  高壓空氣通過中空纖維膜組件，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，形成的產品氣純度高可達99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產品質量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種制氮方法膜分離制氮在工業上有不少的應用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。

  這類發生器的主要優點是流量大，實驗室級別產品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低；缺點是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進口，國內不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。

3.PSA變壓吸附制氮

  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。

  這類發生器可根據需要，調節氮氣的純度和流量，高可生產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，技術難點主要是分子篩柱填裝技術，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數量減少，分子篩性能急劇降低。

氮氣發生器的主要特點：

1、程序控制

氮氣發生器的控制系統采用專用芯片。是全部工作過程均有程序控制完成。自動恒壓，恒流，氮氣流量可根據用量實現0-300ml/min全自動調節。

2、工藝先進

電解池采用立式單液面雙陰極。新膜分離技術，催化層使用PCAN載體及貴金屬催化物，使電解池催化效率高，產氣量大，氮氣純度高，電解池出廠前經過100小時以上高壓，大電流老化試驗，使電解池性能和工作狀態極為穩定。

3、三級催化

除電解池中兩級催化外另有第三極催化，催化劑選用新型貴金屬，使輸出的氮氣含氧量小于3ppm。

4、產氮濕度低。

氮氣發生器采用了超高分子量滲透麼分離技術及有效的除濕裝置，因而降低了原始濕度，并能在停機后自動排出水分。氮氣發生器采用了金屬聚合物除濕及兩級吸附，是氮氣純度大大提高。

5、操作方便

免運輸鋼瓶之勞，省搬運鋼瓶之苦，使用是只需打開電源開關即可產氮，可連續使用，也可間斷使用，產氮量穩定不衰減。

6、氮氣發生器安全可靠

配有安裝裝置，靈敏可靠。

氮氣發生器對色譜質譜的影響都有哪些？

　　氮氣發生器對色譜的影響有一點常常被忽略，就是發生器內的開關電源工作事會對電網電壓造成一定的干擾(壓縮機的啟動和停止也會)，所以色譜儀必須經過穩壓電源供電，當然不用穩壓電源的用戶極少。

　　對色譜來說，氮氣發生器產生了氮氣后，還需要脫水、脫氧(加脫水脫氧管)，否則會損害ECD檢測器。

　　對質譜來說，國內的氮氣發生器都無法達到很高的流量，所以，現在很多人都還使用液氮罐，來支持液質聯用需要的氮氣流量。

　　值得提醒的一點是：氮氣發生器只能在實驗室內或實驗室外很近的位置采集空氣作為氣源，而實驗室內空氣經常是受到污染的，其中的有機溶劑含量因為實驗前處理過程等原因(此外GC的洗針溶劑揮發，液相的流動相揮發)不可避免的超標。

　　氮氣發生器以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。氮氣發生器與傳統制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據用戶需要進行調節，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，故在1000Nm3/h以下氮氣發生器中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，氮氣發生器已成為中、小型氮氣用戶的理想選擇方法。