北京精华正成科技开发有限公司

精华牌超纯氢气发生器的诞生 北京精华正成科技开发有限公司　　孙吉民 总工程师 前言　精华牌超纯氢气发生器其独特的技术特点是： 1、氢气纯度达到＞99.9999%。经由国家标准物资研究中心认证，后经用户在研究中间接证明其纯度已达99.999999%以上。（2007年3月通过中国计量科学研究院检测，氢气纯度达到99.9999%以上） 2、安全性好，从根本上排除了氢气爆炸和电解液压力不平衡产生喷液的弊端，因为电解产生的氧气输出与大气相通，是常压。氢离子由低压向高压渗透，尚无理论解释安全性极好。 一、为什么要研究超纯氢气发生器？ 1975年，当时北京市副市长万里同志下达给北京市环境保护局一项科研攻关任务。用中国人自己的力量研制一台大气环境监测车。用于监督北京地区大气污染的状况。 为此，组织了北京市及中央在京单位的有关研究机构和大专院校及工厂，形成了会战工程，这台大气污染监测车能同时测量空气中的二氧化硫、臭氧、氮氧化物、飘尘、一氧化碳、甲烷及总有机物和气象参数等。 其中甲烷和总有机物用小型气相色谱仪测量与气相色谱仪配套的氢气源是非常重要的，因为用氢气做载气和焰气。 当初用普通氢气发生器其氢气纯度只能达到99.99%，不能测量出国家大气质量标准值。因为国家标准一般在毫克/立方米（mg/m3）级，换算成体积比，一般在ppm级（即百万分之几）。99.99%的氢气中的杂质含量应达到万分之几，即100ppm以上，这样的氢气是无法测出几个ppm级的大气质量标准值。钢瓶氢气也只能达到99.99%，内胆必须镀上镍等不锈金属，稍微有一点锈蚀就会污染氢气。为此曾用液氮深冷吸咐的办法提纯氢气供大气监测车常时间在外工作便用，这种办法既不安全，费用也高，不是常久之计。 当时万里副市长再一次下达要全面赶超美国大气监测车的任务。据调查，当时世界上只有美国一家公司能生产超纯氢发生器，其纯度是在99.9999%以上，而且中美当时没建交，无法从美国进口。在一次组织专家们进行会战，查制氢和各种资料，在实验室中进行试验，失败了找原因，一次又一次从失败中慢慢地得到希望的数据，摸索前进，经约半年时间终于把这种直到目前仍由美国一家公司垄断的常混状态下能产出超纯氢的设备搞出来了，大家兴奋极了，赶上了美国的先进技术，送经中国标准物资研究中心测试，氢气纯度达到了99.9999%以上，由于该中心测试的精度只能达到此，估计比已得数据还要纯，后经用户从使用中证明，已达到99.999999%以上，从原理上讲应该是更纯些。 这台超纯氢发生器研制成功后，完全满足了大气环境监测车的技术要求。 二、精华牌超纯氢发生器产氢基本原理和结构 其基本构成如下图： 产氢的原理是，由贵金属钯管组成一个电解池做阴极，密封在由镍做阳极的金属筒内，钯阴极做为氢气收集极，镍阳极做氧气输出极，中间放入纯水和电介质在常温下水通过电解产生氢离子，自动躜入钯管中，两个氢离子又结合成氢气，不能返回，这样越积越多，压力也在增加，压力最高可达0.8MPa，不敢再试，怕钯管破裂。工作电压为2.5V（DC）很安全。 仪器在设计上有自动控制装置，用户可连续常年工作勿须停机，用时自动产氢，不用时自动停止产氢。当氢压力达到设定值时会自动停止产氢。但电解产生的氧气却以常压状态从镍阳极筒排放到大气中。电解液也与大气相通。本仪器产氢原料只用纯净水。因此非常安全。 三、应用前景 ①有机物资及含量的分析。 主要可用于气相色谱仪做载气和焰气，也可做色质联机的载气。 比如对空气质量的分析，运动员兴奋剂的检测，食品酒类的高精密分析，尤其目前对室内空气质量的分析更需要它，因为室内空气质量的检测是否准确，已严重影响到居民，尤其是儿童的身心健康。 北京1988年亚运会期间曾用精华牌超纯氢发生器，经国际奥运组织机构检查认可。 另外，药品检验、检验农残、石油化工、科研、防化领域、航天、凡用气相色谱仪进行高精密分析的部门都能用到它，是气相色谱仪的最佳伴侣。 ②半导体集成电路如大规模集成电路制造时的保护气体，光导纤维的研制和生产、集成光学、纳米研究等领域都需要超纯氢气体。 ③航天领域，火箭燃料的分析，对外太空星体大气成份的即时测量都会用这种绝对安全的氢气发生器，稍微有一点不安全因素飞船是绝对不用的，据说美国登月时就带这种氢气源测量月球的物资。 据说核潜艇也用超纯氢气，可能还有更大的应用范围。作者因学识有限，说不清了，希望有识之士合作开发超纯氢气设备。 四、精华牌超纯氢气气源，目前技术指标： （1）、氢气纯度＞99.9999%，（有国家标准物资研究中心证明）间接可达99.999999%以上。（2007年3月通过中国计量科学研究院检测，氢气纯度达到99.9999%以上） （2）、氢气输出压力：0－0.4MPa，最高可达0.8Mpa。(氧气出口直接与大气相通，输出压力为常压) （3）、稳定度：＜0.001MPa （4）、输出氢气量：150mL/min、300mL/min。亦可按用户要求特制，可设计0.5m3/h¬¬¬¬¬¬－1m3/h。 （5）、安全性好：从原理上排除了氢气爆炸和电解液爆液危险性。本设备通电即产氢，断电不产氢。 （6）、自动控制，可长年连续不间断工作。 （7）、运输方便，可便携，体积225*345*460（毫米）。重量14Kg （8）、电源：AC220V±10% 或110V±10%，亦可设计DC电源,供便携用。 五、当前对不同纯度的氢气用途认识误区 氢气做为气相色谱仪的载气和焰气，其纯度不同应该在不同的环境下使用。一般工业测量，可用普氢或高氢气体，但测量精确度在PPm级或mg/m3级时，其氢气的纯度一定要高于这个数量级，否则将被氢气中的杂质覆盖淹没，测量的数据是不真实的。比如国家《室内空气质量标准》中规定的室内甲醛含量，不能超过0.1mg/ m3，换算成体积代入换算公式：ppm(x)=22.4×(Aix/Mi)中，式中，Aix 是被转换的以mg/ m3为单位的某物质质量，Mi是被转换的某物质的克分子数。待转换成体积比，甲醛的标准是0.0746PPm，即亿分之7.46，多么微量的甲醛，这是保护居民尤其儿童身体健康的保护伞。决不能含乎，可是该标准中，对色谱仪使用的氢气纯度没提任何要求。不可理解。测出结果能准确吗？ 房屋装修后，其空气是否合格，测试的结果是否准确，是否会引起大多是与儿童患白血病有关？本着对人民负责的精神应该认真，科学实事求是地进行研究。 对不同纯度的氢气应该用在什么范围，它的重要性是什么应该了解清楚。 钢瓶氢，普氢、高纯氢，超纯氢用在色谱仪上，就好比不同用途的计量器具，如同地泵、电子秤、天平一样，互相不能代替。发现有些人员分不清不同纯度氢气的用途范围，极不重视，甚至用普通的钢瓶氢气代替超纯氢，测量mg/m3和ppm级的检出量，有的对色谱仪的最小检出量是什么都不清楚。应该重视学问，练好基本功。不能浮噪。科学是非常严谨的不能有半点马虎，否则后果不堪设想。 北京精华正成科技开发有限公司 www.qqfsq.cn 联系人：销售部经理-张华01086358101