現代實驗室對高純度氣體的需求日益增長，氮氫空一體機憑借其安全、便捷和經濟的特點，已成為替代高壓氣瓶的理想選擇。其核心技術在于巧妙地結合了變壓吸附（PSA）與質子交換膜（PEM）電解兩種先進技術，分別制取高純氮氣、零級空氣和高純氫氣。
一、變壓吸附（PSA）：氮氣與空氣的分離藝術
氮氣和零級空氣的制備核心是PSA技術。其原理是利用分子篩對氣體組分的選擇性吸附能力。壓縮空氣進入裝有碳分子篩的吸附塔，氧氣、水分子和二氧化碳等雜質會被優先吸附，而氮氣分子因通過速度較快，得以富集并作為高純度產品氣輸出。
當吸附塔飽和前，系統會自動切換至另一塔進行吸附，而飽和塔則通過快速降壓（“變壓”的核心），將吸附的雜質脫附并排空，從而實現再生。這種雙塔交替、循環工作的過程，確保了氮氣的連續、穩定產出，純度最高可達99.999%以上。同時，經過深度干燥和過濾的壓縮空氣，則作為零級空氣直接供應。
二、PEM電解技術：氫氣的綠色制備
高純氫氣的制備則依賴于PEM純水電解技術。其原理是在通電條件下，去離子水在電解池中發生電化學反應。PEM膜是一種固態酸性電解質，它只允許質子（H?）通過，同時作為氣體隔離層和催化劑支撐體。
在陽極：水分子被分解為氧氣（O?）、質子（H?）和電子（e?）。
在陰極：穿過PEM膜的質子（H?）與電子（e?）結合，生成氫氣（H?）。
PEM膜的存在地隔離了氫氣和氧氣，從而直接產出高純度氫氣（通常≥99.999%）。由于整個過程僅使用超純水，不含任何堿液，因此產出的氫氣純凈、無污染，且系統安全可靠。
結論
綜上所述，氮氫空一體機通過PSA技術實現了從空氣中高效分離氮氣和凈化空氣，并通過PEM電解技術以純水為源綠色地制備高純氫氣。這兩大核心技術的協同工作，共同構成了現代實驗室安全、自主的現場氣源解決方案。
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變壓吸附與PEM電解技術：氮氫空一體機高純度產氣的核心原理
更新時間：2025-11-12
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