【应用】电解槽氧气在线监测系统/电解水制氢氧分析仪在制氢电解槽中的应用

在制氢电解槽运行过程中，氢气中的氧气浓度直接影响生产安全与氢气品质。过高的氧浓度（通常要求<0.5%）不仅会降低燃料电池等下游应用的效率，还可能形成爆炸性混合气体（氢气的爆炸极限为4%-75%）。因此，实时、精准的氢中氧在线检测技术是保障制氢安全与质量的关键环节。

《GB/T 3634.2-2011 》 纯氢、高纯氢和超纯氢的技术要求规定

目前工业应用中，氢中氧检测主要采用电化学法、热导法和气相色谱法，其特点对比如下：

其中，电化学氧分析仪凭借其高灵敏度、快速响应和低成本优势，成为制氢现场*常用的在线监测方案。

电化学氧分析仪的核心应用

Ø 电化学传感器基于伽伐尼电池或极限电流原理：

Ø 气体渗透：氢气样本通过透气膜扩散至传感器内部。

Ø 电化学反应：氧气在阴极发生还原反应（O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O），产生微电流。

Ø 信号输出：电流大小与氧浓度成正比，转换为4-20mA或数字信号。

典型应用场景

l 碱性电解槽（AWE）：监测阴极氢气中的微量氧（0-1000ppm），防止爆炸风险。

l PEM电解槽：检测质子交换膜渗透氧，优化运行效率。

l 应急保护：当O₂浓度超限（如>0.3%）时，联动氮气吹扫系统或停机

技术优势

l 高精度：可检测ppm级甚至ppb级氧含量，误差<±2%。

l 抗干扰：仅对氧气响应，不受H₂、CO₂、水蒸气等干扰。

l 低维护：无运动部件，仅需定期更换电解液（传统型）或传感器模块（固态型）。

系统集成与智能化发展

现代氢中氧检测系统通常包含：

Ø 采样与预处理单元：过滤颗粒物、除湿，确保检测准确性。

Ø 多传感器融合：结合电化学与热导法，覆盖全量程（0.1ppm-5%）。

Ø 智能控制：通过物联网（IoT）实现数据远程监控，AI算法预测氧浓度趋势并自动调节电解槽参数。

案例：

某绿氢项目采用电化学传感器+PID控制，使氧气渗透率降低40%，年维护成本减少30%。

其中，电化学氧分析仪凭借其高灵敏度、快速响应和低成本优势，成为制氢现场*常用的在线监测方案。

氢中氧在线检测技术是制氢安全与效率的核心保障。电化学氧分析仪以其快速、精准、高性价比的特点，已成为主流选择。未来随着新材料与智能化技术的应用，该技术将进一步推动氢能产业的高质量发展。