氫氣發生器是實驗室中提供高純氫氣的關鍵設備,廣泛應用于氣相色譜(GC)等精密儀器。其通過電解去離子水產生氫氣,整個過程的安全性、氫氣純度和設備壽命高度依賴于一個看似簡單卻至關重要的環節——加注用水。不規范的水質選擇和操作不僅會損壞儀器,更可能引發嚴重安全隱患。

一、核心要求:必須使用高純度去離子水
氫氣發生器對用水的要求極為苛刻,必須使用電阻率≥15MΩ·cm(18.2MΩ·cm為佳)的高純度去離子水(DI水)或超純水。這一要求源于其核心工作原理——電解。
1.保障氫氣純度:
自來水或普通純凈水中含有大量陰陽離子。若使用此類水源,這些雜質離子會在電解過程中參與反應,不僅會在電解池內產生沉積物,更會導致產生的氫氣中摻雜氧氣、氯氣等雜質氣體。這些雜質會嚴重破壞氣相色譜檢測結果,更可能生成具有爆炸風險的氫氧混合氣。
2.防止結垢與堵塞:
水中的鈣、鎂離子在電解過程中會形成不溶性的碳酸鹽和氫氧化物沉淀,牢固附著在電解池的電極膜表面。這會顯著降低電解效率,增加能耗,導致產氣壓力不穩,最終堵塞電解池流道,造成設備損壞。
3.保護核心組件,延長壽命:
發生器的核心是電解池。雜質離子會毒化質子交換膜,使其離子傳導性能急劇下降,并腐蝕鉑電極催化劑,大幅縮短這個昂貴部件的使用壽命。使用超純水是保護核心組件經濟有效的方式。
二、加水操作步驟與規范
規范的加水操作是確保設備穩定運行的前提:
1.準備工作:
①水源確認:確保所使用的去離子水或超純水新鮮且電阻率合格。
②容器清潔:使用專用的潔凈燒杯或洗瓶盛水,避免任何污染。
③設備狀態:加水前確保發生器處于關機斷電狀態,防止任何誤操作。
2.加水流程:
①打開水箱:旋開外部水箱的蓋子(對于外置水箱式發生器)。
②緩慢注入:將超純水沿水箱內壁緩慢加入,避免劇烈沖刷產生氣泡。液面應達到上限(Max)刻度線,絕不可超過。
③檢查液位:對于內置集成式水箱,可通過觀察窗確認液位處于合理區間。
3.后續操作:
①密封蓋緊:確保水箱蓋密封圈完好并旋緊,防止空氣中的二氧化碳溶入水中形成導電離子。
②靜置與啟動:加水后可稍作靜置,然后開機。設備初次啟動或長期停機后重啟,通常需要一定的自檢和潤洗時間,此時排出的最初一段時間的氣體應放空,不宜直接接入儀器。
三、日常維護與注意事項
1.定期更換:即使發生器未長時間使用,水箱中的超純水也建議每周更換一次,以防儲存過程中水質下降。
2.嚴禁替代:絕對禁止使用自來水、礦泉水、蒸餾水或實驗室三級水作為替代。它們的純度遠未達到要求。
3.液位監控:大部分現代發生器具備低液位報警功能。一旦報警,應立即補加超純水。嚴禁在低液位或無水狀態下運行設備,這會瞬間導致電解池干燒、損壞膜電極,造成不可逆的損失。
4.系統維護:對于可更換的脫水筒、干燥管等部件,需嚴格按照廠家推薦的周期進行更換,以確保最終輸出氫氣的純度和干燥度。
四、總結
為氫氣發生器加水絕非簡單的“補水”,而是一項嚴格的技術操作。“必須使用高純度去離子水”是鐵律。遵守這一規范,是保障實驗數據準確性、保護昂貴儀器設備、以及最重要的——確保實驗室人員安全的根本前提。正確的加水操作和日常維護,能極大延長氫氣發生器的使用壽命,確保其持續、穩定、安全地提供高純氫氣。