测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪及方法和应用技术

本发明专利技术提供一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，属于分析化学技术领域。所述气相色谱仪包括依次连通的进样口，自动八通阀，GDX涂渍填充柱，火焰光度检测器，微弱信号捕捉及放大系统，数据采集系统以及计算机；所述自动八通阀还连通有定量管，定量管一端与自动八通阀的一个阀口连通，另一端与另一个阀口连通；所述火焰光度检测器还连通有高压系统,基硫控制源以及氢氧回路。本发明专利技术还提供具体的检测方法和应用。本发明专利技术气相色谱仪结构简单，操作方便简单，灵敏度高，无需浓缩、直接进样就可进行氢气中硫含量≤4×10

【技术实现步骤摘要】
测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪及方法和应用
本专利技术属于分析化学
，具体为一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪及方法和应用。
技术介绍
氢是能源革命的突破口，它的发展和利用必将带来能源结构的重大改变。正如全球对石油高度依赖导致了石油经济一样，氢能的广泛应用将影响到每个人的生活方式，进而成为主导经济的主要因素，人类正在建构一个“氢能经济”的未来。针对工业(高)纯氢中的H2S、CO等有害杂质会降低车用燃料电池寿命等问题，很多单位都开展了燃料电池车用氢气纯化技术研究，具体包括：脱除氢气中H2S、CO等有害杂质的纯化工艺；进行氢气纯化系统设计及定向除杂技术开发；所有这些纯化技术的结果最终会由检测数据来说明效果。ISO标准：2017年出版的ISO/DIS19880-19888：2017(E)和EN17124:2017都依据氢气生产到输送链产生的杂质的存在概率和氢燃料电池电动车系统产生的杂质的含量进行风险评估，以保证氢气质量，提倡并指令氢气供应商或系统集成商负责获取证据，证明他们的氢气质量符合燃料电池车辆的要求。通过进行杂质对燃料电池氢气质量的风险评估，显然还不能完全确认最终产品中的杂质是否真正满足技术指标，特别对于其痕量总硫的含量指标。国内标准GB/T34872-2017(质子交换膜燃料电池供氢系统技术要求)对总硫的的指标提出要求，但没具体提出测试方法。国外标准ISO14687_3_2014对其测量提出了参考方法，一种是浓缩解析+(GC/SCD)，一种是燃烧总硫法，但目前这两种方法都还不能满足测总硫≤4×10-9的指标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无需浓缩解析，直接进样就可快速准确分析氢气中极痕量硫化物总含量的气相色谱仪及检测方法。本专利技术气相色谱仪能检测氢气中≤4×10-9的极痕量硫化物，检测快速、操作简单、性能可靠。本专利技术目的通过以下技术方案来实现：一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，所述气相色谱仪包括依次连通的进样口，自动八通阀，GDX涂渍填充柱，火焰光度检测器，微弱信号捕捉及放大系统，数据采集系统以及计算机；所述自动八通阀还连通有定量管，定量管一端与自动八通阀的一个阀口连通，另一端与另一个阀口连通；所述火焰光度检测器还连通有高压系统,基硫控制源以及氢氧回路。进一步，所述自动八通阀内壁材质选用不锈钢，阀体内表面均经过涂氟钝化处理。进一步，所述定量管材质选用涂氟钝化处理后的管线，所述定量管量程为3-5ml。进一步，所述基硫控制源主要以稳定的硫化物渗透源为主，温度控制为40℃+0.1度，以(20-30)ml/min恒速的高纯氢气作为载气，推动具有稳定渗透率的硫化物加载到火焰光度检测器中。进一步，所述氢氧回路中氢气流量与氧气流量比大于3:1。进一步，所述火焰光度检测器的工作温度为100～180℃；所述高压系统的电压为-400～-600V。一种测定氢气中痕量硫化物总含量的方法，采用上述所述的气相色谱仪实现氢气中痕量硫化物总含量的测定，包括以下步骤：1)切换自动八通阀到取样位置，将硫化氢和羰基硫的二元标气从进样口通入定量管中，置换定量管中的气体；2)切换自动八通阀到进样位置，载气将定量管中的气体送入GDX涂渍填充柱，气体中的硫化物经色谱柱分离，进入有基硫加载的火焰光度检测器进行检测；3)微弱信号捕捉及放大系统将火焰光度检测器中硫化物燃烧产生的微弱光信号转换成电信号，并进行放大处理，放大处理后的电信号通过数据采集系统连接到计算机，通过计算机得到硫化物的色谱图；4)将硫化氢和羰基硫二元标气稀释成若干个浓度点，重复步骤1)～3)，分别在一个图上完成若干个浓度点对应的谱图；5)用步骤4)得到各色谱图峰面积积分并绘制标准曲线；6)然后进样品氢气，按1)～3)得到样品氢气的色谱图，引进步骤5)的标准曲线，得到样品氢气中硫化物的含量。进一步，所述载气和氢气样品进样温度为25℃～40℃，所述载气为纯度为99.999％的高纯氮气或高纯氢气。进一步，所述GDX涂渍填充柱中载气流速为30～40ml/min且无分流，柱温为45℃～60℃。进一步，所述硫化氢和羰基硫的二元标气中，硫化氢和羰基硫各自的含量为100×10-9，二元标气中底气为纯度为99.999％的高纯氢气。进一步，所述若干个浓度点的最低一个点为2×10-9，所述若干个浓度点优选为4或5个浓度点。一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪的应用，所述色相色谱仪应用于氢气中痕量硫化物总含量的测定。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：现有的气相色谱仪或光焰光度检测器的灵敏度只能达到20×10-9，只能对硫化物总含量大于20×10-9的氢气进行检测，本专利技术气相色谱仪及方法极大提高了气相色谱仪的检测灵敏度且直接进样就可进行氢气中≤4×10-9痕量总硫的分析。本专利技术气相色谱仪结构简单，且操作方便简单，结构准确，灵敏度高，可以应用于高纯氢或测量燃料电池车用氢气中痕量硫化物总含量，为燃料电池车用氢气脱硫技术的应用提供准确、有效的分析数据。附图说明图1为本专利技术测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪的结构示意图。图2为100×10-9，40×10-9，20×10-9，10×10-9,4×10-9,2×10-9出峰谱图；图3为硫化氢和羰基硫各自含量为4×10-9的出峰谱图；图4为硫化氢标准曲线图；图5为羰基硫标准曲线图；图6为样品分析谱图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合具体结构及原理对本专利技术一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪及检测方法进行详细说明。一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，如图1所示。所述气相色谱仪包括依次连通的进样口，自动八通阀，GDX涂渍填充柱，火焰光度检测器，微弱信号捕捉及放大系统，数据采集系统以及计算机；所述自动八通阀还连通有定量管，定量管一端与自动八通阀的一个阀口连通，另一端与另一个阀口连通；所述火焰光度检测器还连通有高压系统,基硫控制源以及氢氧回路。本专利技术气相色谱仪采用火焰光度检测器，检测方法采用基硫加载技术和放大技术相结合，大大提高了硫化物的检测灵敏度。样品气通过自动八通阀的切换进入定量管中，由载气将其从定量管带入GDX涂渍填充柱，在汽液两相中经过多次连续不断的分配平衡，各种硫化物组分达到完全分离，然后进入由基硫加载的火焰光度检测器。火焰光度检测器还连接有高压系统，氢氧回路和基硫控制源，高压系统是一种高压电源，通过高压线连接到火焰光度检测器尾部的一端，为检测器提供一个稳定的高压直流电；基硫控制源通过掺入本底硫的方法(化学线性法)，提高硫化物的检测灵敏度，用20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，其特征在于，所述气相色谱仪包括依次连通的进样口，自动八通阀，GDX涂渍填充柱，火焰光度检测器，微弱信号捕捉及放大系统，数据采集系统以及计算机；/n所述自动八通阀还连通有定量管，定量管一端与自动八通阀的一个阀口连通，另一端与另一个阀口连通；/n所述火焰光度检测器还连通有高压系统,基硫控制源以及氢氧回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，其特征在于，所述气相色谱仪包括依次连通的进样口，自动八通阀，GDX涂渍填充柱，火焰光度检测器，微弱信号捕捉及放大系统，数据采集系统以及计算机；
所述自动八通阀还连通有定量管，定量管一端与自动八通阀的一个阀口连通，另一端与另一个阀口连通；
所述火焰光度检测器还连通有高压系统,基硫控制源以及氢氧回路。


2.如权利要求1所述一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，其特征在于，所述自动八通阀内壁材质选用不锈钢，阀体内表面均经过涂氟钝化处理。


3.如权利要求1所述一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，其特征在于，所述定量管材质选用涂氟钝化处理后的管线，所述定量管量程为3-5ml。


4.如权利要求1所述一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，其特征在于，所述基硫控制源主要以稳定的硫化物渗透源为主，温度控制为40℃+0.1度，以20-30ml/min恒速的高纯氢气作为载气，推动具有稳定渗透率的硫化物加载到火焰光度检测器中。


5.如权利要求1所述一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，其特征在于，所述氢氧回路中氢气流量与氧气流量比大于3:1。


6.如权利要求1所述一种测定氢气中痕量硫化物总含量的气相色谱仪，其特征在于，所述火焰光度检测器的工作温度为100～180℃；所述高压系统的电压为-400～-600V。


7.一种测定氢气中痕量硫化物总含量的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽军，陈正华，陈朝阳，兰龙慧，吴淑君，金悦，
申请(专利权)人：西南化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51