低浓度氧中氢分析仪和传感器的校准

低浓度氧中氢分析仪和传感器的校准

氧中氢传感器和分析仪是电解水制氢系统中兼顾安 全与工艺优化的核心设备，核心作用集中在：

• 安 全防爆，实时监测氧气侧氢气浓度，在接近4%VOL爆炸阈值时触发报警或联锁停机，避免氢氧混合形成爆炸性气体，同时可快速识别电解槽隔膜破损导致的氢氧互窜异常，及时阻断设备结构性故障的扩散风险。
• 工艺提效，通过监测氧侧氢含量，反向验证电解产出氧气纯度，及时发现膜老化、电流分布不均等问题，指导调整电压、温度等运行参数，间接计算电解槽实际电流效率，降低制氢单位能耗。
• 场景适配，可适配PEM、碱性等不同电解槽技术路线，在风光可再生能源制氢的波动工况下仍能稳定输出数据。
• 合规支撑，监测数据符合ISO 22734、GB/T 19774等国内外安 全标准，满足项目验收的硬性要求。

依托其热导工作原理原理的高稳定性和长寿命（8-10年），仅需5~6个月标定一次零点，远低于电化学传感器7天一次的标定频率，大幅降低运维工作量。

在电解水制氢对膜性能研究时，氧中氢气浓度非常低，约在3000ppm以下，而且湿度很大。这就需要TCD-H2和FTC320EX具有很小的背景噪音（较低的检出下限），同时也需要正确的校准方法，保证氢气测量精度。TCD-H2和FTC320EX不同的安装、露点、压力、流速和测试气体质量可能导致传感器读数从一开始就发生变化。此外，每周读数可能变化为100 ppm，例如，测量N2中的H2，每周漂移可能为100 ppm。l校准的目的是确保测量的浓度与规定的标准气体浓度相匹配。这是通过正确调整两个校准参数（称为“offset偏移”和“gain增益”）来实现的，这两个参数对应于传感器中计算的线性方程的纵坐标截距（b）和斜率(k)。图4说明了offset偏移和gain增益校正的工作原理。黛尔特（北京）科技有限公司提供FTC320EX氧中氢分析仪和TCD-H2氧中氢分析仪，请联系我们。

在大多数情况下，氧中氢分析仪和传感器仅确定新零点偏移值的单点标定就足够了。它适用于修正漂移或操作参数的变化，如流量、压力或露点。与偏移offset相比，满程增益Gain多年来是非常稳定，几乎不受流量或压力变化的影响。如果是纯偏移offset校准，可以使用测量范围内任何浓度的标准气体。

为了确定零点和满程系数，必须进行两点校准。零点标准气体的浓度应接近测量范围的起点，即0%。满程标准气体的浓度应接近测量范围的终点；允许测量范围与起点或终点之间存在±10%的差异。执行零点和满程两点校准时，总是需要先进行零点（偏移）校准，再进行在满程（增益）校准。

我们建议分别进行校准。如果满足以下标准之一，则检查校准：
•氧中氢分析仪和传感器投入使用后
•定期循环，取决于客户需要的目标精度。。为了找出校准之间的适当时间，我们建议从更频繁地检查校准开始。校准之间的时间范围为：
–对于百分含量量程内的测量任务，需要间隔几个月
–对于亚百分含量量程内测量任务，需要间隔数天到数周周
–如果需要很高精度，则每次测量前进行零点验证或校准
•当压力、温度或气体流量的测量情况发生变化时

一、湿度对低浓度的氧中氢测量的影响
电解水制氢氧中氢的含量很小，如果做膜研究时候，氢气测量会更小，有时候在1000-5000PPM左右，这种微量的氢气精 确测量起来非常困难，主要受被测样气的湿度、流量和压力影响。随着干燥剂的使用时间增长，样气中的湿度也会逐渐增大。尽管TCD-H2氧中氢传感器做了湿度补偿，但湿度的变化，依然带来100ppm左右的影响，但对微量氢气测量，必须考虑湿度因素，同时减少零点验证或校准的频次。

二、TCD-H2和FTC320EX校准方法推荐
为了精 确测量电解水的微量氢气浓度，尽量减少湿度对TCD-H2传感器扰动，同时尽可能降低传感器的通入100%O2零点气进行验证或校准的频次。传感器很稳定，一般进行零点单点校准即可，一般不需要进行量程校准。
1、推荐零点的校准方法如下:在系统上设置一个校准气路接口，与被测样气通过三通阀切换。100%O2或标气由钢瓶通入校准接口进入系统，此时的干燥的气体被管路的水汽“打湿”，然后进入干燥剂，然后进行校准。这样就确保校准验证的气体的湿度与被测样气的湿度基本一致，这会减少传感器的校准频次。

2、强烈不推荐把100%O2或标气由钢瓶直接通入氧中氢传感器或分析仪内进行校准。钢瓶内的标准氢气体非常干燥，与被测的样气的湿度相差大，用这种直接把钢瓶气通入传感器的校准方法，再测量微量氢气样气，会带来一些测量误差。