三種制氮方法大比拼：PSA變壓吸附、電化學法和膜分離

　　氮氣發生器的工作原理基于將壓力穩定且純凈的原料空氣引入電解池中。在陰極，空氣中的氧被吸附并獲取電子，與水反應生成氫氧根離子，然后遷移到陽極。最終，在陽極處失去電子并析出氧氣，從而實現空氣中氧的不斷分離，僅留下氮氣隨氣路輸出。隨著功能的不斷完善和技術進步，氮氣發生器已廣泛應用于航空航天、核電核能、食品醫藥、石油化工、電子工業、材料工業和科學實驗等領域，并受到廣泛歡迎。
 

　　一般來說，制氮的方法主要有以下三種：PSA變壓吸附制氮、電化學法制氮以及膜分離制氮。每種方法都有其特點。
 

　　1.PSA變壓吸附制氮：利用氮氣與其他氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，從而在分子篩柱末端產生高純度氮氣。同時，通過兩根分子篩柱的交替吸附和解析操作，實現分子篩在線再生，使儀器持續輸出高純氮氣。該類發生器可根據需求調節氮氣的純度和流量，最高可生產99.999%的氮氣產品。流量范圍從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據每個需求進行定制。
 

　　2.電化學法制氮：在氫氣電解池的陰極通入高壓空氣，在催化劑的作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應產生水。宏觀上表現為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產出最高99.995%的氮氣。然而，它存在幾個明顯的缺陷：首先，需要使用高濃度氫氧化鉀溶液作為電解液，這種強堿溶液與氣體直接接觸，可能對氣體質量產生影響，并有可能隨氣路輸出；其次，單位成本較高，一些發生器標稱產氮300ml/min，實際穩定使用150ml/min，不適合用于大流量氮氣發生器；第三，反應過程只去除了空氣中的氧氣，其他雜質氣體并未涉及，并且對電解池制作技術要求較高，不合適的電解池制作技術可能導致氮氣純度數量級的降低。
 

　　3.膜分離制氮：高壓空氣通過中空纖維膜組件，由于氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差異而積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣。最終的產品氣純度最高可達99%，氣體流量大于5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產品質量。在不考慮其他限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種制氮方法在工業上廣泛應用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不高的吹掃、保護、氧氣置換等。這類發生器的主要優點是流量大，實驗室級別產品一般在50L/min左右，并可隨意擴充；同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低。缺點是氮氣純度無法達到高純級，膜組件目前均為進口，國內無法提供，成本較高，儀器價格也相對較高。