Hydrogen Impurity Analysis Using the Agilent 990 Micro GC

Význam tématu

Vodík je perspektivní čisté palivo pro palivové články, nicméně jeho kvalita je podmíněna minimalizací stopových nečistot na úrovni ppm. Přítomnost plynů jako He, Ne, N2, Ar, CH4 ředí koncentraci H2 a znečišťující složky CO a CO2 zkracují životnost palivového článku. Spolehlivá a rychlá analýza těchto nečistot je klíčová pro provoz a bezpečnost vodíkových technologií.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem této aplikace je ukázat možnosti přenosného chromatografu plynů Agilent 990 Micro GC k detekci nečistot ve vodíku v rozsahu od 2 do 10000 ppm. Studie demonstruje schopnost rychlé a reprodukovatelné separace plynů od hélia po oxid uhličitý s důrazem na krátké doby analýzy a vysokou citlivost.

Použitá metodika a instrumentace

V experimentech byl nosným plynem vysoce čistý vodík (>99,9995 procenta). Pro separaci a detekci byly použity dvě kapilární kolony:

• CP Molesieve 5A, 20 metrů, tlak kolony 230 kPa, teplota 75 °C
• CP PoraPLOT U, 10 metrů, tlak kolony 120 kPa, teplota 50 °C

Injektor pracoval při 50 °C a doba injekce byla nastavena na 40 ms pro první kanál a 50 ms pro druhý. Detekce probíhá pomocí mikro thermo vodivostního detektoru integrovaného v přístroji.

Hlavní výsledky a diskuse

Separace a detekce standardních plynů byla potvrzena analýzami dvou kalibračních plynů obsahujících He, Ne, Ar, O2, N2, CO, CH4 a CO2 v koncentracích 5 až 300 ppm. Mezi klíčové poznatky patří:

• Výborná opakovatelnost retenčních časů s RSD pod 0,1 procenta
• Opakovatelnost plošných integrálů v rozsahu pod 5 procent, pouze kyslík dosáhl RSD 5,28 procenta
• Cela analýza proběhla za méně než 150 sekund
• Rozlišení páru Ar a O2 dosáhlo hodnoty 1,13

Chromatogramy pro standardní plyny prokázaly jasné identifikace špiček i při nízkých úrovních puzorčnosti.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje operativní vyhodnocení kvality vodíku na místě odběru vzorku. Přenosný Micro GC je vhodný pro provozní kontroly čerpacích stanic, validaci výrobních procesů i rychlé monitorování nečistot ve výzkumných aplikacích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace přístrojů do online monitorovacích systémů a automatizovaných linek. Další vývoj může zahrnovat širší spektrum detekovaných látek, pokročilé softwarové algoritmy pro dekonvoluci špiček a propojení s cloudovými platformami pro prediktivní údržbu.

Závěr

Agilent 990 Micro GC prokázal schopnost rychlé a citlivé analýzy stopových nečistot ve vodíku. Výsledky potvrdily vysokou opakovatelnost a krátký čas potřebný pro rozhodnutí o kvalitě plynu, což je zásadní pro palivové články i průmyslové aplikace.

Reference

1. Van Loon R Permanent Gas Analysis Separation of Helium Neon and Hydrogen a Molsieve 5A column using the Agilent 490 Micro GC Application note publication 5990-8527EN 2011
2. Bajja M Permanent Gas Analysis Separation of Argon and Oxygen on a Molsieve 5A column using the Agilent 490 Micro GC Application note publication 5990-8700EN 2011
3. Van Loon R Mud Logging Rapid Analyses of Well Gases with an Agilent Micro GC Application note publication 5991-2699EN 2013