氮氣發(fā)生器是提取氮氣的重要設(shè)備,以物理吸附法和電化學(xué)分離法相結(jié)合的原理直接從空氣中分離高純氮氣,根據(jù)電催化法進(jìn)行空氣分離的原理制成,其中電解池是利用燃料電池的逆過程設(shè)計而成。在航空航天、核電核能、食品醫(yī)藥、石油化工、電子工業(yè)、材料工業(yè)、軍工和科學(xué)實驗等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,
氮氣發(fā)生器在制氮領(lǐng)域內(nèi)使用較多的是碳分子篩和沸石分子篩,分子篩對氮的分離作用主要是基于這種氣體在分子篩表面的擴(kuò)散速率不同,碳分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的碳基吸附劑。碳分子篩具有很小微孔組成,孔徑分布在0.3nm-1nm之間。
氮氣發(fā)生器的工作原理是分離空氣,電解膜的負(fù)極側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng),吃掉空氣中的氧化性氣體,在正極側(cè)還原,空氣流過電解池后就只剩下氮氣和惰性氣體,故國內(nèi)發(fā)生器的純度大多標(biāo)有“相對含氧量”,氮氣的純度和空氣流速,有效分解面的長度,電解電勢的強(qiáng)弱都有關(guān)系,這種分離方法也決定了氮氣的純度不可能做的很高。加入電解質(zhì)的作用就是提高水的導(dǎo)電率,使電化學(xué)反應(yīng)能順利進(jìn)行。
氮氣發(fā)生器采用碳分子篩變壓吸附方式產(chǎn)生氮氣,可產(chǎn)生流量為40-100L/min,純度可達(dá)99.9%的高純氮氣。柱中的凈化和再生過程交替進(jìn)行,以產(chǎn)生連續(xù)的氮氣。操作簡單、自動化程度高,能實現(xiàn)自動的連續(xù)運行。氮氣發(fā)生器利用恒定電位電解法,采用微孔膜作為兩電極的分隔板,多孔氣體擴(kuò)散型氧電極為陰極,鎳網(wǎng)為陽極,且電極安裝是采用硬支撐結(jié)構(gòu)。
氮氣發(fā)生器中的氮氧分離系統(tǒng)是制氮設(shè)備的主要部件,由兩個交替工作的吸附塔(塔內(nèi)裝碳分子篩)和氣動閥、節(jié)流閥、消音器等組成。根據(jù)碳分子篩對空氣中主要成分氧氣和氮氣的吸附速率不同,在加壓吸附和降壓脫附過程中實現(xiàn)氮氧分離,而加壓吸附與降壓脫附過程由可編程控制器按一定程序控制電磁閥,并由電磁閥控制相應(yīng)的氣動閥自動運行。