氢气分析方法

氢气分析方法主要通过检测氢气的物理特性（如热导率）或化学特性（如电化学反应）来确定其含量，主流方法可分为物理法、化学法和色谱法三大类，不同方法适用于不同的浓度范围和应用场景。

一、物理法：基于氢气物理特性的分析

物理法不改变氢气的化学性质，核心是利用氢气与其他气体在物理属性上的差异进行检测，典型的是热导法。

1. 热导法（TCD）

- 核心原理：氢气的热导率约为空气的7倍，远高于其他常见气体。通过测量气体热导率的变化，反推氢气浓度。

- 实现方式：将待测气体与参比气体（如氮气）分别通入两个装有热敏电阻的热导池，氢气含量变化会导致热敏电阻散热速率和阻值差异，通过阻值差计算浓度。

- 适用场景：适用于常量氢气分析（0-100%浓度），常见于工业流程中的在线监测，如化肥生产、氢能储运。

二、化学法：基于氢气化学反应的分析

化学法通过氢气参与的化学反应产生可测量的信号（如电流、颜色变化），适合低浓度氢气检测。

1. 电化学法

- 核心原理：氢气在电极表面发生氧化反应，产生与浓度成正比的电流信号，通过检测电流值确定含量。

- 实现方式：传感器内有工作电极、对电极和电解质，氢气扩散后发生电化学反应，生成的电流经放大后换算为浓度。

- 适用场景：低浓度氢气检测（通常0-1000ppm），如环境中微量氢气泄漏监测、燃料电池尾气分析。

2. 化学吸收法

- 核心原理：利用特定化学试剂（如氯化钯溶液）与氢气反应，通过试剂颜色变化或重量变化计算氢气含量。

- 实现方式：将待测气体通入吸收剂中，待反应完全后，通过滴定或称重确定消耗的吸收剂总量，进而换算氢气浓度。

- 适用场景：实验室离线分析，精度较高但操作繁琐，多用于标准气体校准或特殊工况下的手动检测。

三、色谱法：基于组分分离的高精度分析

色谱法通过分离混合气体中的不同组分，实现对氢气的精准定量，适用于复杂气体环境。

1. 气相色谱法（GC）

- 核心原理：利用氢气与其他气体在色谱柱中吸附-解吸能力的差异，实现组分分离，再通过检测器（如热导检测器TCD）检测分离后的氢气。

- 实现方式：载气（如氦气）携带待测气体进入色谱柱，氢气因移动速度不同先流出，进入检测器产生电信号峰值，通过峰值面积与标准样品对比计算浓度。

- 适用场景：需要高精度分析的场景（误差可低至0.1%），如多组分混合气体中的氢气检测、实验室痕量氢气分析。