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(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)是： 1、氫氣純度達(dá)到＞99.9999%。經(jīng)由國(guó)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(guò)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)，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?yàn)殡娊猱a(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(wú)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(shí)北京市副市長(zhǎng)萬(wàn)里同志下達(dá)給北京市環(huán)境保護(hù)局一項(xiàng)科研攻關(guān)任務(wù)。用中國(guó)人自己的力量研制一臺(tái)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)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(jī)構(gòu)和大專院校及工廠，形成了會(huì)戰(zhàn)工程，這臺(tái)大氣污染監(jiān)測(cè)車能同時(shí)測(cè)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(jī)物和氣象參數(shù)等。 其中甲烷和總有機(jī)物用小型氣相色譜儀測(cè)量與氣相色譜儀配套的氫氣源是非常重要的，因?yàn)橛脷錃庾鲚d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(cè)量出國(guó)家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。因?yàn)閲?guó)家標(biāo)準(zhǔn)一般在毫克/立方米（mg/m3）級(jí)，換算成體積比，一般在ppm級(jí)（即百萬(wàn)分之幾）。99.99%的氫氣中的雜質(zhì)含量應(yīng)達(dá)到萬(wàn)分之幾，即100ppm以上，這樣的氫氣是無(wú)法測(cè)出幾個(gè)ppm級(jí)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(diǎn)銹蝕就會(huì)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(cè)車常時(shí)間在外工作便用，這種辦法既不安全，費(fèi)用也高，不是常久之計(jì)。 當(dāng)時(shí)萬(wàn)里副市長(zhǎng)再一次下達(dá)要全面趕超美國(guó)大氣監(jiān)測(cè)車的任務(wù)。據(jù)調(diào)查，當(dāng)時(shí)世界上只有美國(guó)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(shí)沒建交，無(wú)法從美國(guó)進(jìn)口。在一次組織專家們進(jìn)行會(huì)戰(zhàn)，查制氫和各種資料，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行試驗(yàn)，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(shí)間終于把這種直到目前仍由美國(guó)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(lái)了，大家興奮極了，趕上了美國(guó)的先進(jìn)技術(shù)，送經(jīng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物資研究中心測(cè)試，氫氣純度達(dá)到了99.9999%以上，由于該中心測(cè)試的精度只能達(dá)到此，估計(jì)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(tái)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(cè)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(gè)電解池做陰極，密封在由鎳做陽(yáng)極的金屬筒內(nèi)，鈀陰極做為氫氣收集極，鎳陽(yáng)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(guò)電解產(chǎn)生氫離子，自動(dòng)躦入鈀管中，兩個(gè)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(jì)上有自動(dòng)控制裝置，用戶可連續(xù)常年工作勿須停機(jī)，用時(shí)自動(dòng)產(chǎn)氫，不用時(shí)自動(dòng)停止產(chǎn)氫。當(dāng)氫壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)會(huì)自動(dòng)停止產(chǎn)氫。但電解產(chǎn)生的氧氣卻以常壓狀態(tài)從鎳陽(yáng)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(jī)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(jī)的載氣。 比如對(duì)空氣質(zhì)量的分析，運(yùn)動(dòng)員興奮劑的檢測(cè)，食品酒類的高精密分析，尤其目前對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的分析更需要它，因?yàn)槭覂?nèi)空氣質(zhì)量的檢測(cè)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(yùn)會(huì)期間曾用精華牌超純氫發(fā)生器，經(jīng)國(guó)際奧運(yùn)組織機(jī)構(gòu)檢查認(rèn)可。 另外，藥品檢驗(yàn)、檢驗(yàn)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(shí)的保護(hù)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(duì)外太空星體大氣成份的即時(shí)測(cè)量都會(huì)用這種絕對(duì)安全的氫氣發(fā)生器，稍微有一點(diǎn)不安全因素飛船是絕對(duì)不用的，據(jù)說(shuō)美國(guó)登月時(shí)就帶這種氫氣源測(cè)量月球的物資。 據(jù)說(shuō)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(shí)有限，說(shuō)不清了，希望有識(shí)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(guó)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(guò)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)，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(jì)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(xiǎn)性。本設(shè)備通電即產(chǎn)氫，斷電不產(chǎn)氫。 （6）、自動(dòng)控制，可長(zhǎng)年連續(xù)不間斷工作。 （7）、運(yùn)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(jì)DC電源,供便攜用。 五、當(dāng)前對(duì)不同純度的氫氣用途認(rèn)識(shí)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(cè)量，可用普氫或高氫氣體，但測(cè)量精確度在PPm級(jí)或mg/m3級(jí)時(shí)，其氫氣的純度一定要高于這個(gè)數(shù)量級(jí)，否則將被氫氣中的雜質(zhì)覆蓋淹沒，測(cè)量的數(shù)據(jù)是不真實(shí)的。比如國(guó)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(guò)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(hù)居民尤其兒童身體健康的保護(hù)傘。決不能含乎，可是該標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)色譜儀使用的氫氣純度沒提任何要求。不可理解。測(cè)出結(jié)果能準(zhǔn)確嗎？ 房屋裝修后，其空氣是否合格，測(cè)試的結(jié)果是否準(zhǔn)確，是否會(huì)引起大多是與兒童患白血病有關(guān)？本著對(duì)人民負(fù)責(zé)的精神應(yīng)該認(rèn)真，科學(xué)實(shí)事求是地進(jìn)行研究。 對(duì)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(jì)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(cè)量mg/m3和ppm級(jí)的檢出量，有的對(duì)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。科學(xué)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟荒苡邪朦c(diǎn)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