氢气气体分析仪分析原理图

弘高电子小编很乐意为您解释氢气气体分析仪的核心原理图。由于我没有办法直接提供图像，下面我将用详细的文字描述和ASCII字符图来为您“绘制”这些原理图，这能帮助您在大脑中清晰地构建起图像，下面就是对氢气气体分析仪分析原理图的具体介绍，跟随弘高电子小编一块来看看吧。

氢气气体分析仪分析原理图

以下是三种主流的氢气分析仪的原理图解析：

一、 热导式分析仪原理图

这是测量中高浓度氢气（如纯度分析）常用的方法。

1. 核心思想：

利用氢气极高的热导率（是大多数气体的6-7倍）这一特性。通过测量气体混合物的热导率变化来推算氢气浓度。

2. 原理图示意：

分析仪内部通常有两个对称的腔体，构成一个惠斯通电桥。

+-----------------------+

| 分析仪内部示意图 |

| |

[参比气入口] --> | 参比腔 (Rc) | <-- [恒定流量的参比气，如纯N2]

| (充满已知纯气) | |

| | 电桥电路

+---> [样品气入口] --> | 测量腔 (Rm) | --> [废气出口] 电压表

| | (流过待测样品) | | |

| | | | +---[ V ]---+

| | [加热元件] | |

| | (铂丝) | |

+---> [流量控制器] --------> [稳定流量] -------+ |

| | |

+-----------------------+---------+

（Rc: 参比臂电阻， Rm: 测量臂电阻，两者是电桥的两个臂）

3. 工作过程：

1. 参比腔：始终通入稳定流量的纯参比气（如氮气）。

2. 测量腔：通入经过预处理（除尘、干燥）的待测样品气。

3. 加热元件：两个腔体内的铂丝被通电加热到相同的恒定温度。

4. 热传导：

◦ 如果样品气中氢气浓度升高，其热导率变强，测量腔铂丝的散热更快，温度降低，导致其电阻减小。

◦ 如果氢气浓度降低，测量腔铂丝散热慢，温度升高，电阻增大。

5. 电桥检测：参比腔和测量腔的电阻值差异破坏了电桥的平衡，产生一个不平衡电压信号。这个信号的大小与样品气中的氢气浓度成比例关系。

4. 关键点： 此法非常适合测量背景气固定的二元混合物（如H₂ in N₂）。若背景气成分复杂多变，则需进行补偿。

二、 电化学传感器原理图

这是测量微量氢气（如泄漏检测）常用的方法。

1. 核心思想：

利用氢气在传感器内部发生催化电化学反应，产生与氢气浓度成正比的电流。

2. 原理图示意：

[样品气] (含 H2)

|

V

+-------------------------------------+

| | 扩散阻挡层/隔膜 (控制气体进入速度) |

| | |

| V |

| +----------------------------+ |

| | 工作电极 (WE) | | <-- 外部电路

| | H2 -> 2H+ + 2e- (氧化) |-----+---[ 电流表 ]---

| +----------------------------+ | |

| | |

| +----------------------------+ | |

| | 对电极 (CE) | | |

| | 2H+ + 1/2O2 + 2e- -> H2O (还原) | |

| +----------------------------+ | |

| | |

| 电解质 (液态或固态) | |

+-------------------------------------+---------------+

3. 工作过程：

1. 扩散：环境中的氢气通过隔膜扩散到传感器内部。

2. 氧化反应：氢气在工作电极 表面被催化氧化，失去电子：H₂ → 2H⁺ + 2e⁻。

3. 电子流动：反应释放的电子通过外部电路（连接工作电极和对电极）流向对电极，形成电流。电流大小与发生反应的氢气分子数，即浓度成正比。

4. 还原反应：电子在对电极处与电解质中的氢离子和氧气发生反应生成水：2H⁺ + 1/2O₂ + 2e⁻ → H₂O。

4. 关键点： 电流输出直接正比于氢气浓度。传感器寿命有限，且可能受其他可燃气体的交叉干扰。

三、 气相色谱仪原理图

这是精确、可用于复杂混合物中氢气分析的方法。

1. 核心思想：

先分离，后检测。利用色谱柱将混合气体中的各组分（包括氢气）分离开，然后依次进入检测器（常用热导检测器TCD）进行定量分析。

2. 原理图示意：

[载气钢瓶] (如氩气、氮气)

|

V

+-----------+

| 流量控制器 |

+-----------+

|

|

+--------+ |

| 进样阀 | --------------+

+--------+ |

| (注入定量样品) |

V V

+-----------------------------------------------------------------+

| 色谱柱 |

| (很长很细的管路，内壁涂有固定相) |

| |

| 样品气在这里被"拉开"，氢气跑得快，先出来 |

+-----------------------------------------------------------------+

| (组分依次流出)

V

+-------------------+ +-----------------------------------+

| 热导检测器 (TCD) | | 数据系统 |

| (原理同图一) |--->| (记录信号，生成色谱图) |

| 参比臂：纯载气 | | |

| 测量臂：柱后流出气 | | 时间 ---> 识别成分 (氢气先出峰) |

+-------------------+ | 峰面积 -> 计算浓度 |

+-----------------------------------+

3. 工作过程：

1. 进样：定量样品被载气“推入”色谱柱。

2. 分离：由于各组分在固定相和流动相之间的分配系数不同，它们在色谱柱中的运动速度不同。氢气分子小、轻，通常先从色谱柱中流出。

3. 检测：从色谱柱流出的单一组分（首先是氢气）进入TCD检测器。T检测器测量的是纯载气与含样品组分的载气之间的热导率差异。氢气流出时，会产生一个电信号峰值。

4. 定性定量：

◦ 定性（是什么）：根据氢气出峰的时间来确认。

◦ 定量（有多少）：根据峰的高度或面积来计算浓度。

您可以将这三种原理图理解为：

• 热导式： 一个“散热速度计”。

• 电化学式： 一个“微型燃料电池”。

• 气相色谱： 一个“百米赛跑跑道 + 终点线的精密速度计”。

以上就是对氢气气体分析仪分析原理图这个问题的总结，希望这些详细的图示和解释能帮助您彻底理解氢气气体分析仪的分析原理。如果您对氢气气体分析仪分析原理图某一部分内容有兴趣想要深入了解的话，我们可以继续探讨，欢迎给我们留言。

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