Analysis of Sulfides, Formaldehyde, and Organic Halides in High-Purity Hydrogen for Fuel Cell Vehicles
Aplikace | 2024 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Čistota vodíku je klíčovým faktorem pro dlouhodobou stabilitu a účinnost palivových článků v automobilovém průmyslu. I stopová množství sulfidů, formaldehydu nebo organických halogenidů mohou katalyzátory palivových článků nenávratně poškodit, snížit přenos protonů nebo zhoršit výkon a životnost PEMFC systému. Standardy ISO, SAE a čínské normy GB/T proto vyžadují stanovení těchto nečistot na úrovni nmol/mol (ppt).
Práce popisuje robustní analytickou metodu pro současnou detekci sedmi sulfidů, formaldehydu a osmi organických halogenidů ve vysoce čistém vodíku určeném pro palivové články. Cílem bylo vyvinout jedno chromatografické uspořádání se dvěma detektory (SCD a MSD), které splní požadavky norem ISO 14687-2019, SAE J2719-2015 a GB/T 37244-2018.
Vzorky vodíku byly odebírány do pasivovaných tlakových lahví, předanalytická příprava probíhala pomocí tepelně desorpčního (TD) systému Multi-Gas CIA Advantage-xr. Koncentrovaný analyzát byl převeden na GC kolonu J&W DB-Sulfur SCD, následoval dělič proudu (split 3:1) do detektorů SCD a MSD. Separace probíhala programem teplot:
Lineární kalibrační křivky pro všechny analyty vykázaly koeficienty R2 > 0,997. Relativní standardní odchylky response factorů byly nižší než 18 % pro sulfidy a 15,4 % pro halogenidy. Opakovatelnost (n=6) dosahovala %RSD 0,8–3,4 % u sulfidů a 0,3–7,9 % u organických halogenidů. Metodická detekční mez (MDL) byla určena na základě sedmi replik standardu při koncentraci 0,05 nmol/mol (sulfidy) a 1 nmol/mol (formaldehyd, halogenidy). Výsledné MDL se pohybovaly v rozmezí 0,003–0,008 nmol/mol pro sulfidy a 0,038–0,087 nmol/mol pro ostatní skupiny.
Metoda nabízí:
Vývoj může směřovat k automatizaci odběru a přímé online analýze na plnicích stanicích vodíku, zlepšení pasivace průtokové cesty a integraci s ostatními detektory (např. FPD, ECD). Dále lze rozšířit škálu stanovovaných látek o halogenované uhlovodíky vyšších homologů či další polarní sloučeniny.
Popsaná analytická procedura na bázi Agilent 8890 GC s hybridním SCD/MSD detekčním systémem prokázala schopnost spolehlivě detekovat ultratrace sulfidy, formaldehyd a organické halogenidy ve vodíku pro palivové články. Metoda plně vyhovuje mezinárodním i národním standardům a představuje účinné řešení QA/QC v automobilovém odvětví.
GC/MSD, GC/SQ, GC
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Čistota vodíku je klíčovým faktorem pro dlouhodobou stabilitu a účinnost palivových článků v automobilovém průmyslu. I stopová množství sulfidů, formaldehydu nebo organických halogenidů mohou katalyzátory palivových článků nenávratně poškodit, snížit přenos protonů nebo zhoršit výkon a životnost PEMFC systému. Standardy ISO, SAE a čínské normy GB/T proto vyžadují stanovení těchto nečistot na úrovni nmol/mol (ppt).
Cíle a přehled studie / článku
Práce popisuje robustní analytickou metodu pro současnou detekci sedmi sulfidů, formaldehydu a osmi organických halogenidů ve vysoce čistém vodíku určeném pro palivové články. Cílem bylo vyvinout jedno chromatografické uspořádání se dvěma detektory (SCD a MSD), které splní požadavky norem ISO 14687-2019, SAE J2719-2015 a GB/T 37244-2018.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky vodíku byly odebírány do pasivovaných tlakových lahví, předanalytická příprava probíhala pomocí tepelně desorpčního (TD) systému Multi-Gas CIA Advantage-xr. Koncentrovaný analyzát byl převeden na GC kolonu J&W DB-Sulfur SCD, následoval dělič proudu (split 3:1) do detektorů SCD a MSD. Separace probíhala programem teplot:
- 35 °C po 5 min,
- nárůst 20 °C/min do 220 °C,
- udržování 5 min.
Hlavní výsledky a diskuse
Lineární kalibrační křivky pro všechny analyty vykázaly koeficienty R2 > 0,997. Relativní standardní odchylky response factorů byly nižší než 18 % pro sulfidy a 15,4 % pro halogenidy. Opakovatelnost (n=6) dosahovala %RSD 0,8–3,4 % u sulfidů a 0,3–7,9 % u organických halogenidů. Metodická detekční mez (MDL) byla určena na základě sedmi replik standardu při koncentraci 0,05 nmol/mol (sulfidy) a 1 nmol/mol (formaldehyd, halogenidy). Výsledné MDL se pohybovaly v rozmezí 0,003–0,008 nmol/mol pro sulfidy a 0,038–0,087 nmol/mol pro ostatní skupiny.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda nabízí:
- univerzální platformu pro tři třídy analytů ve vodíku,
- vysokou citlivost pod požadavky norem,
- opakovatelnou a reprodukovatelnou kvantifikaci,
- možnost integrované kontroly kvality vodíku v automobilových laboratořích a výrobních závodech.
Budoucí trendy a možnosti využití
Vývoj může směřovat k automatizaci odběru a přímé online analýze na plnicích stanicích vodíku, zlepšení pasivace průtokové cesty a integraci s ostatními detektory (např. FPD, ECD). Dále lze rozšířit škálu stanovovaných látek o halogenované uhlovodíky vyšších homologů či další polarní sloučeniny.
Závěr
Popsaná analytická procedura na bázi Agilent 8890 GC s hybridním SCD/MSD detekčním systémem prokázala schopnost spolehlivě detekovat ultratrace sulfidy, formaldehyd a organické halogenidy ve vodíku pro palivové články. Metoda plně vyhovuje mezinárodním i národním standardům a představuje účinné řešení QA/QC v automobilovém odvětví.
Reference
- Xu C.; Xu G. Analysis Technology of Trace Impurities in Hydrogen for Hydrogen Fuel Cell Vehicles. Chemical Industry and Engineering Progress 2021, 40(2), 688–702.
- Zhang Y.; Wang Y. Development and Application of Overall Solution for Hydrogen Quality Analysis of Proton Exchange Membrane Fuel Cell Vehicles. Chinese Journal of Analysis Laboratory. 2021.
- ISO 14687-2019, Hydrogen Fuel Quality — Product Specification.
- SAE J2719-2015, Hydrogen Fuel Quality for Fuel Cell Vehicles.
- GB/T 37244-2018, Fuel Specification for Proton Exchange Membrane Fuel Cell Vehicles—Hydrogen.
- GB/T 44243-2024, Determination of Sulfur-Containing Compounds, Formaldehyde, and Organic Halides in Hydrogen for Proton Exchange Membrane Fuel Cell Vehicles by Gas Chromatography.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Determination of sulfur-containing compounds, formaldehyde, and organic halides in hydrogen for proton-exchange membrane fuel cell vehicles
2024|Markes|Aplikace
Application note | 003378 Industrial Determination of sulfur-containing compounds, formaldehyde, and organic halides in hydrogen for proton-exchange membrane fuel cell vehicles Authors Goal Gao Li, Shi Xiaobing, Daniela Cavagnino , The goal of this application note is to demonstrate a…
Klíčová slova
formaldehyde, formaldehydesulfide, sulfidehalides, halidescia, ciaunity, unitytetrachlorethylene, tetrachlorethylenemethyl, methyldisulfide, disulfidescd, scdsulfur, sulfurtrichloromethane, trichloromethanedimethyl, dimethylresponse, responsehydrogen, hydrogencomponent
Analysis of Sulfur Compounds in High-Purity Hydrogen
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Chemical & Energy Analysis of Sulfur Compounds in High-Purity Hydrogen Using an Agilent 8890 gas chromatograph and an Agilent 8355 sulfur chemiluminescence detector Authors Abstract Youjuan Zhang and Jie Zhang Agilent Technologies Shanghai, China Sulfur compounds in high-purity…
Klíčová slova
sulfide, sulfidesulfur, sulfurmercaptan, mercaptanhydrogen, hydrogenthiophene, thiopheneresponse, responsecarbonyl, carbonylpriming, primingdisulfide, disulfidegas, gasdimethyl, dimethylethyl, ethylcompounds, compoundspermanent, permanentcarbon
GC-SCD Analysis of Fuels and Petrochemicals
2021|Shimadzu|Příručky
GC-SCD Analysis of Fuels and Petrochemicals Application Notebook GC-SCD Analysis of Fuels and Petrochemicals Application Notebook There is perhaps no technique more specific, selective, and sensitive for analysis of sulfur compounds than gas chromatography with sulfur chemiluminescence detection (GC-SCD). As…
Klíčová slova
sulfur, sulfurthiophene, thiophenesulfide, sulfidescd, scddisulfide, disulfidedbds, dbdsinsulating, insulatinggas, gasbenzene, benzenecompounds, compoundsmercaptan, mercaptanequimolar, equimolarsensitivity, sensitivityarea, areanews
New Specialized GC Columns for the Petroleum Industry - Integrated Particle Trap PLOTs - DB-Sulfur SCD
2013|Agilent Technologies|Prezentace
New Specialized GC Columns for the Petroleum Industry -Integrated Particle Trap PLOTs -DB-Sulfur SCD Daron Decker GC Columns Technical Specialist Agilent Technologies, Inc. October 29, 2013 Porous Layer Open Tubular (PLOT) Columns Challenges: Stationary phase particle shedding Detector spikes…
Klíčová slova
scd, scdsulfur, sulfurplot, plotsulfide, sulfideporaplot, poraplotparticle, particlelifetime, lifetimemercaptan, mercaptanmin, minporabond, porabonddisulfide, disulfideethylacetate, ethylacetatemethyl, methyltest, testmethane