精華牌超純氫氣發(fā)生器的誕生 北京精華正成科技開發(fā)有限公司　　孫吉民 總工程師 前言　精華牌超純氫氣發(fā)生器其獨特的技術(shù)特點是： 1、氫氣純度達(dá)到＞99.9999%。經(jīng)由國家標(biāo)準(zhǔn)物資研究中心認(rèn)證，后經(jīng)用戶在研究中間接證明其純度已達(dá)99.999999%以上。（2007年3月通過中國計量科學(xué)研究院檢測，氫氣純度達(dá)到99.9999%以上） 2、安全性好，從根本上排除了氫氣爆炸和電解液壓力不平衡產(chǎn)生噴液的弊端，因為電解產(chǎn)生的氧氣輸出與大氣相通，是常壓。氫離子由低壓向高壓滲透，尚無理論解釋安全性極好。 一、為什么要研究超純氫氣發(fā)生器？ 1975年，當(dāng)時北京市副市長萬里同志下達(dá)給北京市環(huán)境保護局一項科研攻關(guān)任務(wù)。用中國人自己的力量研制一臺大氣環(huán)境監(jiān)測車。用于監(jiān)督北京地區(qū)大氣污染的狀況。 為此，組織了北京市及中央在京單位的有關(guān)研究機構(gòu)和大專院校及工廠，形成了會戰(zhàn)工程，這臺大氣污染監(jiān)測車能同時測量空氣中的二氧化硫、臭氧、氮氧化物、飄塵、一氧化碳、甲烷及總有機物和氣象參數(shù)等。 其中甲烷和總有機物用小型氣相色譜儀測量與氣相色譜儀配套的氫氣源是非常重要的，因為用氫氣做載氣和焰氣。 當(dāng)初用普通氫氣發(fā)生器其氫氣純度只能達(dá)到99.99%，不能測量出國家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。因為國家標(biāo)準(zhǔn)一般在毫克/立方米（mg/m3）級，換算成體積比，一般在ppm級（即百萬分之幾）。99.99%的氫氣中的雜質(zhì)含量應(yīng)達(dá)到萬分之幾，即100ppm以上，這樣的氫氣是無法測出幾個ppm級的大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。鋼瓶氫氣也只能達(dá)到99.99%，內(nèi)膽必須鍍上鎳等不銹金屬，稍微有一點銹蝕就會污染氫氣。為此曾用液氮深冷吸咐的辦法提純氫氣供大氣監(jiān)測車常時間在外工作便用，這種辦法既不安全，費用也高，不是常久之計。 當(dāng)時萬里副市長再一次下達(dá)要全面趕超美國大氣監(jiān)測車的任務(wù)。據(jù)調(diào)查，當(dāng)時世界上只有美國一家公司能生產(chǎn)超純氫發(fā)生器，其純度是在99.9999%以上，而且中美當(dāng)時沒建交，無法從美國進(jìn)口。在一次組織專家們進(jìn)行會戰(zhàn)，查制氫和各種資料，在實驗室中進(jìn)行試驗，失敗了找原因，一次又一次從失敗中慢慢地得到希望的數(shù)據(jù)，摸索前進(jìn)，經(jīng)約半年時間終于把這種直到目前仍由美國一家公司壟斷的?；鞝顟B(tài)下能產(chǎn)出超純氫的設(shè)備搞出來了，大家興奮極了，趕上了美國的先進(jìn)技術(shù)，送經(jīng)中國標(biāo)準(zhǔn)物資研究中心測試，氫氣純度達(dá)到了99.9999%以上，由于該中心測試的精度只能達(dá)到此，估計比已得數(shù)據(jù)還要純，后經(jīng)用戶從使用中證明，已達(dá)到99.999999%以上，從原理上講應(yīng)該是更純些。 這臺超純氫發(fā)生器研制成功后，完全滿足了大氣環(huán)境監(jiān)測車的技術(shù)要求。 二、精華牌超純氫發(fā)生器產(chǎn)氫基本原理和結(jié)構(gòu) 其基本構(gòu)成如下圖： 產(chǎn)氫的原理是，由貴金屬鈀管組成一個電解池做陰極，密封在由鎳做陽極的金屬筒內(nèi)，鈀陰極做為氫氣收集極，鎳陽極做氧氣輸出極，中間放入純水和電介質(zhì)在常溫下水通過電解產(chǎn)生氫離子，自動躦入鈀管中，兩個氫離子又結(jié)合成氫氣，不能返回，這樣越積越多，壓力也在增加，壓力最高可達(dá)0.8MPa，不敢再試，怕鈀管破裂。工作電壓為2.5V（DC）很安全。 儀器在設(shè)計上有自動控制裝置，用戶可連續(xù)常年工作勿須停機，用時自動產(chǎn)氫，不用時自動停止產(chǎn)氫。當(dāng)氫壓力達(dá)到設(shè)定值時會自動停止產(chǎn)氫。但電解產(chǎn)生的氧氣卻以常壓狀態(tài)從鎳陽極筒排放到大氣中。電解液也與大氣相通。本儀器產(chǎn)氫原料只用純凈水。因此非常安全。 三、應(yīng)用前景 ①有機物資及含量的分析。 主要可用于氣相色譜儀做載氣和焰氣，也可做色質(zhì)聯(lián)機的載氣。 比如對空氣質(zhì)量的分析，運動員興奮劑的檢測，食品酒類的高精密分析，尤其目前對室內(nèi)空氣質(zhì)量的分析更需要它，因為室內(nèi)空氣質(zhì)量的檢測是否準(zhǔn)確，已嚴(yán)重影響到居民，尤其是兒童的身心健康。 北京1988年亞運會期間曾用精華牌超純氫發(fā)生器，經(jīng)國際奧運組織機構(gòu)檢查認(rèn)可。 另外，藥品檢驗、檢驗農(nóng)殘、石油化工、科研、防化領(lǐng)域、航天、凡用氣相色譜儀進(jìn)行高精密分析的部門都能用到它，是氣相色譜儀的最佳伴侶。 ②半導(dǎo)體集成電路如大規(guī)模集成電路制造時的保護氣體，光導(dǎo)纖維的研制和生產(chǎn)、集成光學(xué)、納米研究等領(lǐng)域都需要超純氫氣體。 ③航天領(lǐng)域，火箭燃料的分析，對外太空星體大氣成份的即時測量都會用這種絕對安全的氫氣發(fā)生器，稍微有一點不安全因素飛船是絕對不用的，據(jù)說美國登月時就帶這種氫氣源測量月球的物資。 據(jù)說核潛艇也用超純氫氣，可能還有更大的應(yīng)用范圍。作者因?qū)W識有限，說不清了，希望有識之士合作開發(fā)超純氫氣設(shè)備。 四、精華牌超純氫氣氣源，目前技術(shù)指標(biāo)： （1）、氫氣純度＞99.9999%，（有國家標(biāo)準(zhǔn)物資研究中心證明）間接可達(dá)99.999999%以上。（2007年3月通過中國計量科學(xué)研究院檢測，氫氣純度達(dá)到99.9999%以上） （2）、氫氣輸出壓力：0－0.4MPa，最高可達(dá)0.8Mpa。(氧氣出口直接與大氣相通，輸出壓力為常壓) （3）、穩(wěn)定度：＜0.001MPa （4）、輸出氫氣量：150mL/min、300mL/min。亦可按用戶要求特制，可設(shè)計0.5m3/h¬¬¬¬¬¬－1m3/h。 （5）、安全性好：從原理上排除了氫氣爆炸和電解液爆液危險性。本設(shè)備通電即產(chǎn)氫，斷電不產(chǎn)氫。 （6）、自動控制，可長年連續(xù)不間斷工作。 （7）、運輸方便，可便攜，體積225*345*460（毫米）。重量14Kg （8）、電源：AC220V±10% 或110V±10%，亦可設(shè)計DC電源,供便攜用。 五、當(dāng)前對不同純度的氫氣用途認(rèn)識誤區(qū) 氫氣做為氣相色譜儀的載氣和焰氣，其純度不同應(yīng)該在不同的環(huán)境下使用。一般工業(yè)測量，可用普氫或高氫氣體，但測量精確度在PPm級或mg/m3級時，其氫氣的純度一定要高于這個數(shù)量級，否則將被氫氣中的雜質(zhì)覆蓋淹沒，測量的數(shù)據(jù)是不真實的。比如國家《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的室內(nèi)甲醛含量，不能超過0.1mg/ m3，換算成體積代入換算公式：ppm(x)=22.4×(Aix/Mi)中，式中，Aix 是被轉(zhuǎn)換的以mg/ m3為單位的某物質(zhì)質(zhì)量，Mi是被轉(zhuǎn)換的某物質(zhì)的克分子數(shù)。待轉(zhuǎn)換成體積比，甲醛的標(biāo)準(zhǔn)是0.0746PPm，即億分之7.46，多么微量的甲醛，這是保護居民尤其兒童身體健康的保護傘。決不能含乎，可是該標(biāo)準(zhǔn)中，對色譜儀使用的氫氣純度沒提任何要求。不可理解。測出結(jié)果能準(zhǔn)確嗎？ 房屋裝修后，其空氣是否合格，測試的結(jié)果是否準(zhǔn)確，是否會引起大多是與兒童患白血病有關(guān)？本著對人民負(fù)責(zé)的精神應(yīng)該認(rèn)真，科學(xué)實事求是地進(jìn)行研究。 對不同純度的氫氣應(yīng)該用在什么范圍，它的重要性是什么應(yīng)該了解清楚。 鋼瓶氫，普氫、高純氫，超純氫用在色譜儀上，就好比不同用途的計量器具，如同地泵、電子秤、天平一樣，互相不能代替。發(fā)現(xiàn)有些人員分不清不同純度氫氣的用途范圍，極不重視，甚至用普通的鋼瓶氫氣代替超純氫，測量mg/m3和ppm級的檢出量，有的對色譜儀的最小檢出量是什么都不清楚。應(yīng)該重視學(xué)問，練好基本功。不能浮噪?？茖W(xué)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟荒苡邪朦c馬虎，否則后果不堪設(shè)想。 北京精華正成科技開發(fā)有限公司 www.qqfsq.cn 聯(lián)系人：銷售部經(jīng)理-張華01086358101