La demanda de gases de alta pureza en los laboratorios modernos es cada vez mayor, y la máquina integrada de nitrógeno e hidrógeno se ha convertido en una opción ideal para reemplazar las botellas de gas de alta presión debido a sus características de seguridad, conveniencia y economía. Su tecnología central radica en la combinación inteligente de dos tecnologías avanzadas, la adsorción a presión variable (psa) y la electrolisis de membrana de intercambio de protones (pem), para producir nitrógeno de alta pureza, aire de grado cero e hidrógeno de alta pureza, respectivamente.
I. adsorción por presión de oscilación (psa): el arte de la separación del nitrógeno del aire
El núcleo de la preparación de nitrógeno y aire de grado cero es la tecnología psa. El principio es utilizar la capacidad de adsorción selectiva de los componentes de gas de los tamices moleculares. El aire comprimido entra en la torre de absorción que contiene un Tamiz molecular de carbono, y las impurezas como el oxígeno, las moléculas de agua y el dióxido de carbono se absorben prioritariamente, mientras que las moléculas de nitrógeno se enriquecen y se exportan como gas de producto de alta pureza debido a su rápido paso.
Cuando la torre de adsorción está saturada, el sistema cambia automáticamente a otra torre para la adsorción, mientras que la torre de saturación logra la regeneración al despresurizar rápidamente (el núcleo de la "presión swing") y desordenar y vaciar las impurezas adsorbidas. Este proceso de alternancia y trabajo circular de dos torres garantiza una producción continua y estable de nitrógeno, con una pureza máxima de más del 99999%. Al mismo tiempo, el aire comprimido después de un secado y filtración profundos se suministra directamente como aire de nivel cero.
II. tecnología de electrolisis pem: preparación verde del hidrógeno
La preparación de hidrógeno de alta pureza depende de la tecnología de electrolisis de agua pura pem. El principio es que en condiciones de electrificación, el agua desionizada produce una reacción electroquímica en la célula electrolítica. La membrana Pem es un electrolito ácido sólido que solo permite el paso de protones (h), al tiempo que sirve como capa de aislamiento de gas y soporte del catalizador.
En el ánodo: las moléculas de agua se descomponen en oxígeno (o⁺ o), protones (h) y electrones (e).
En el cátodo: los protones (h⁺) que atraviesan la membrana Pem se unen a los electrones (e⁻ para generar hidrógeno (h⁺ 2).
La presencia de la membrana Pem aísla el hidrógeno y el oxígeno, produciendo así hidrógeno de alta pureza directamente (generalmente ≥ 99999%). Debido a que todo el proceso solo utiliza agua ultrapura y no contiene ninguna alcalinidad, el hidrógeno producido es puro, libre de contaminación y el sistema es seguro y confiable.
conclusión
En resumen, la máquina integrada de nitrógeno e hidrógeno ha logrado una separación eficiente del nitrógeno y la purificación del aire a través de la tecnología psa, y ha preparado hidrógeno de alta pureza verde con agua pura como fuente a través de la tecnología de electrolisis pem. El trabajo colaborativo de estas dos tecnologías básicas constituye conjuntamente una solución moderna de fuente de gas de campo segura y autónoma para laboratorios.