[發明專利]一種測定氫氣中雜質含量的氣相色譜儀及檢測方法

有效

• 申請號: 202010186635.0
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111380988B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 王維康;潘義;鄧凡鋒;祁績;方正
• 申請（專利權）人: 中國測試技術研究院化學研究所
• 主分類號: G01N30/20
• 分類號: G01N30/20;G01N30/78
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 陳婷

本發明公開了一種測定氫氣中雜質含量的氣相色譜儀及檢測方法，包括若干氣動閥，每一氣動閥設置對應的定量環、載氣管線和色譜柱，一樣品氣管線將各氣動閥及對應定量環串聯，樣品氣充滿各定量環，通過氣動閥的切換各氣動閥與之對應的定量環、載氣管線、色譜柱連通形成獨立的分析通路，根據目標組分的性質，各色譜柱分別與熱導檢測器或火焰離子化檢測器連接分析。本發明的檢測方法能夠實現一次進樣在同一儀器中同時檢測樣品中的多種雜質，節約了樣品用量、檢測時間和檢測成本，排除了由于環境變化及儀器調試誤差所帶來的不同組分的分析結果的差異，提高了分析的統一性及準確性。通過優化載氣組成和設置標物為對照組進一步提高了檢測的準確性。

技術領域

本方案是氣體分析領域，具體涉及一種測定氫氣中雜質含量的氣相色譜儀及檢測方法。

背景技術

近年來全球氫能源技術快速發展，氫能源的應用越來越廣泛，特別是氫燃料電池汽車是當前氫能源技術發展的重點領域。然而，氫燃料中的雜質會導致氫燃料電池催化劑中毒或稀釋氫燃料濃度，使得燃料電池性能發生不可逆的衰減。在GB/T?37244《質子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》對氫燃料中的氦氣、氬氣、氧氣、氮氣、總烴、甲烷、一氧化碳、二氧化碳的含量進行了嚴格的限制。由于雜質種類較多，通常采用搭配不同檢測器的多臺氣相色譜儀進行檢測，不僅儀器投入成本較高并且檢測所需時間較長，另外由于不同儀器分析需要多個進樣，各儀器在調試時難免存在分析誤差，導致多個樣品的分析結果可能會由于分析設備的不同不能在同一基準線上比較，使得結果產生誤差。

發明內容

本發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種測定氫氣中雜質含量的氣相色譜儀及檢測方法，簡化多種雜質組分的分析裝置，滿足一次進樣同時檢測多個樣品雜質，提高檢測效率及準確性，降低檢測成本。

本發明的發明內容如下：

一種測定氫氣中雜質含量的氣相色譜儀，包括若干氣動閥，每一氣動閥設置對應的定量環、帶流量控制的載氣管線和帶溫控的色譜柱，色譜柱包括分離各分析組分的填料色譜柱和填料為空的色譜柱；一樣品氣管線，將各氣動閥及對應定量環串聯，樣品氣可通過該管線充滿各定量環，通過氣動閥的切換各氣動閥與之對應的定量環、載氣管線、色譜柱連通形成獨立的分析通路；至少一熱導檢測器，分別與分離出需要熱導分析組分的色譜柱連接；至少一火焰離子化檢測器，分別與分離出需要燃燒分析組分的色譜柱連接；一甲烷化轉化爐，連接在分離出的組分需轉化為甲烷后進行燃燒分析的色譜柱與火焰離子化檢測器之間；所述熱導檢測器與火焰離子化檢測器與信號處理器連接，所述信號處理器連接有顯示裝置。

作為本發明所述的氣相色譜儀的一個具體實施方案，所述氣相色譜儀包括至少三個氣動閥，其中兩氣動閥為六通閥，各自對應一個定量環及其匹配的載氣管線和色譜柱形成獨立的分析通路，另一氣動閥為十通閥，對應兩定量環及其匹配的載氣管線和色譜柱形成兩條獨立的分析通路；色譜柱至少包括分離氧氬的第一色譜柱、分離氮氦的第二色譜柱、分析總烴的填料為空的第三色譜柱和分離一氧化碳、二氧化碳和甲烷的第四色譜柱；所述第一色譜柱和第二色譜柱進樣端分別與不同的六通閥的對應通路連接，出口端與熱導檢測器連接；所述第三色譜柱和第四色譜柱的進樣端分別與十通閥的兩通路連接，出口端匯合后與火焰離子化檢測器連接，所述甲烷化轉化爐連接在第四色譜柱與火焰離子化檢測器之間。作為選擇，所述十通閥可由兩個六通閥替換，第三色譜柱和第四色譜柱的進樣端分別各連接一個替換的六通閥，形成與第一色譜柱和第二色譜柱連接管線同樣的分析通路。采用十通閥方案作為優選方案，可以同時控制樣品氣進入第三色譜柱和第四色譜柱，通過控制各目標組分的保留時間實現火焰離子化檢測器的分別燃燒，與采用六通閥方案相比，簡化了儀器設置，操作控制更為簡單。

作為本發明所述的氣相色譜儀的一個具體實施方案，所述氣動閥、定量環、載氣管線及色譜柱形成的分析通路的數量可根據分析組分的增長而增加。前述方案能夠滿足現有的GB/T?37244《質子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》中對于氫燃料的雜質組分含量分析的要求，但隨著技術發展與規范，可能有更多的雜質需要分析及限制，采用本裝置的思路可以進行分析通路的添加，或對色譜柱進行篩選，滿足分析的要求。