[发明专利]测定氢气及含氢气体中氧含量与水、氧含量一体化测定的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定氢气及含氢气体中氧含量与水、氧含量一体化测定的方法，其属于分析测试的技术领域。

背景技术

氢气是常用又极具危险性的气体，其在空气的爆炸限4-75%。氢气也是用途最广泛的气体产品，在石油加工、化工过程、火电冷却等领域普遍应用。

在氢气生产及使用中，基于安全和过程的要求，水、氧成分是必须控制的指标。例如，在《氢气站设计规范》（GB50177）、《水电解制氢系统技术要求》（GB/T19774）、《变压吸附提纯氢气系统技术要求》（GB/T19773），《氢气使用安全技术规程》（GB4962）等标准中，为确保制氢设备安全，均对氢中氧含量的控制和检测作出强制性要求；在 《工业氢》（GB/T3634.1）、《纯氢、高纯氢、超纯氢》（GB/T3634.2）等产品标准中，对氧、水含量同时提出了限定要求。

 在空气产品分离工艺中，通过催化加氢工艺去除氮气或氩气中的微量氧是常用的纯化方法之一。为评价脱氧及干燥效果，需要测定其中的氧、水含量。我国的国家标准《工业氮》(GB/T3864-2008)、《 氮 》（GB/T 8979-2008）、《 氩 》（GB/T 4842-2006 ）、《食品添加剂 氮气》（GB29202-2012）等均对对氧、水含量同时提出了限定要求。

目前，气体中氧的测定方法有化学比色法、燃料电池法、氧化锆浓差电池法以及气相色谱法等。其中氧化锆浓差电池法不适于氢气及含氢气体；化学比色法、气相色谱法不适于连续在线监测。燃料电池原理的分析设备是氢中氧最常用的监测仪表。燃料电池测氧仪的主要缺陷是由于传感器是消耗型的，需要定期更换。且一旦暴露与空气中或通入高氧含量气体，会导致传感器很快失效。

以满足气体中水分（湿度）的测定需求传感器技术研究和产品开发从未间断，已成熟稳定并批量投放市场的电容式湿度传感器水分测量仪器得到普遍应用。与燃料电池氧传感器比较，水分（湿度）传感器具有自身不消耗、测量范围宽、空气及氧无损害等优点，在使用寿命、稳定性、测定范围、使用环境及条件要求等大大优于氧分析仪。

目前，除气相色谱方法外，对于氢气及含氢气体产品中氧、水含量的测定，需要两种不同机理的氧、水传感元件形成的仪器完成。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用湿度传感器测定氢气或含氢气体中的氧含量的方法与一种利用同一个湿度传感器测定氢气或含氢气体中水、氧含量的方法。将水分（湿度）传感器应用于氧含量测定，可以大大延长氧分仪的使用寿命。将水、氧含量测定组合在一台设备中，简化分析操作，且成倍地降低了仪器的校准、运行和维护成本。

本发明的技术方案是：

1.一种测定氢气或含氢气体中氧含量的方法，包括以下步骤：

（1）将待测氢气或含氢气体通入干燥管，除去所含水分；

（2）将除水后的氢气或含氢气体通入到装有氢氧反应催化剂的转化器ZHM-01中，在150-180℃操作条件下，其中的氧气定量生成水，得到含微量水的氢气或含氢气体；

（3）将含微量水的氢气或含氢气体直接引入到湿度传感器，测定水分含量C；

（4）根据2H₂+O₂ =2H₂0反应式，待测氢气或含氢气体中氧含量为1/2 C。

2.一种测定氢气或含氢气体中水、氧含量一体化测定的方法，包括以下步骤：

（1）将待测氢气或含氢气体通过转换阀的A出口直接引入湿度传感器，测得待测氢气或含氢气体中的水分含量并记录为C1；

 （2）将待测氢气或含氢气体通过转换阀的B出口引入装有氢氧反应催化剂的转化器ZHM-01，在150-180℃的操作条件下，其中氧气定量生成水，得到含水的氢气或含氢气体；

（3）将含水的氢气或含氢气体引入湿度传感器，测定得到原有水分含量与氧气生成水分含量的加和量并记录为C2；

（4）根据2H₂+O₂ =2H₂0反应式，得出待测氢气或含氢气体中氧含量为1/2（C2-C1）。