氮气发生器的原理和优点

氮气发生器的原理和优点

  氮气发生器是一种先进的气体分离技术，采用优质进口碳分子筛(CMS)作为吸附剂，采用常温变压吸附原理(PSA)分离空气，产生高纯度氮气。原理:在分子筛表面，氧气和氮气分子在分子筛表面的传播速度不同。直径越小，进入碳沸石的气体分子越多，进入碳沸石的气体分子(N2)传播速度慢，进入碳分子筛的微孔越少。碳分子筛在选择氮和氧气时存在吸附差异。

1.用电化学方法制造氮气。

  氢电解池的阴极(产氢侧)通向高压空气，在催化剂的作用下，氢氧与氧形成微观燃料电池，完成氧化还原反应产生水，宏观表现为空气中的氧气去除，剩余的氮气去除。该发明可产生高达99.995%的氮气，但存在明显的缺点：首先，需要使用高浓度的氢氧化钾溶液作为电解液，这种强碱溶液与气体直接接触会对气体质量产生潜在的影响，并有可能产生随气路输出；其次，单位成本高；第三，反应过程只去除空气中的氧气，其他杂质不涉及，而且反应过程对电解池的生产工艺要求很高，不适当的电解池生产工艺会导致氮气纯度下降。氮气发生器的总成本只有几千元，常用于色谱载气和小容量保护，是一个低成本的解决方案。

2.氮素膜分离。

  高压空气通过空心纤维膜组件积聚氮分子与氧分子的扩散率差，在膜组件的输出端形成高纯氮，产品气体纯度高达99%，气体流量>5000ml/分钟，可以积累使用，不影响产品质量。气体装置可以无限扩展，不需要考虑其他限制。该方法广泛应用于工业上，主要用于净化、保护和更换对气体纯度要求较低的实验室。

  该发生器的主要优点是流量大，实验室级产品一般为50L/min，可以自由扩展。可以延长寿命。膜片组件作为核心部件，在气源稳定的情况下寿命达到10年，维护费用极低的缺点是氮纯度达不到高纯度，膜片组件目前全部进口，国内无法提供，成本高，仪器价格相对较高。

3.PSA氮的变压吸收。

  不同氮和其他气体分子对分子筛的吸附能力不同，形成浓度差的积累，在分子筛柱末端产生纯度高的氮。利用两个分子筛，一个吸附，一个分析，另一个分析，在线再生产物中的一些气体，实现分子筛的整体性能。

主要好处：

1.程序控制。

控制系统采用专用芯片。每个过程都由程序控制完成。自动恒压、恒流和氮气流量可根据用量自动调节0-300毫升/分钟。

2.先进技术。

电池组采用垂直单液双阴极。膜法分离新技术，催化层采用PCAN载体和贵金属催化剂，催化效率高，产气量大，氮纯度高。经过100小时以上的高压和大电流老化试验，电解池的性能和工作状态极其稳定。

3.三级催化。

除了二级催化剂，还可以使用三极催化剂。本发明采用新型贵金属，输出氧含量小于3ppm。

4.氮气产生湿度低；

氮气发生器采用超高分子渗透分离技术和高效除湿装置，降低原湿度，停车后自动排水。通过金属聚合物的除湿和二次吸附，氮的纯度大幅度提高。

5.操作简单。

无需运输钢瓶，省去了搬运钢瓶的痛苦。只需打开电源开关即可产生氮气，可连续使用或间歇使用，氮气产量稳定，不衰减。