氮?dú)獍l(fā)生器的工作原理基于將壓力穩(wěn)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(yīng)生成氫氧根離子，然后遷移到陽(yáng)極。最終，在陽(yáng)極處失去電子并析出氧氣，從而實(shí)現(xiàn)空氣中氧的不斷分離，僅留下氮?dú)怆S氣路輸出。隨著功能的不斷完善和技術(shù)進(jìn)步，氮?dú)獍l(fā)生器已廣泛應(yīng)用于航空航天、核電核能、食品醫(yī)藥、石油化工、電子工業(yè)、材料工業(yè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)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(xué)法制氮以及膜分離制氮。每種方法都有其特點(diǎn)。
1.PSA變壓吸附制氮：利用氮?dú)馀c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(chǎn)生高純度氮?dú)?。同時(shí)，通過兩根分子篩柱的交替吸附和解析操作，實(shí)現(xiàn)分子篩在線再生，使儀器持續(xù)輸出高純氮?dú)狻Ｔ擃惏l(fā)生器可根據(jù)需求調(diào)節(jié)氮?dú)獾募兌群土髁?，最高可生產(chǎn)99.999%的氮?dú)猱a(chǎn)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(jù)每個(gè)需求進(jìn)行定制。
2.電化學(xué)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(yīng)產(chǎn)生水。宏觀上表現(xiàn)為空氣中的氧氣被除去，剩余氮?dú)?。這種方法可以產(chǎn)出最高99.995%的氮?dú)?。然而，它存在幾個(gè)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(qiáng)堿溶液與氣體直接接觸，可能對(duì)氣體質(zhì)量產(chǎn)生影響，并有可能隨氣路輸出；其次，單位成本較高，一些發(fā)生器標(biāo)稱產(chǎn)氮300ml/min，實(shí)際穩(wěn)定使用150ml/min，不適合用于大流量氮?dú)獍l(fā)生器；第三，反應(yīng)過程只去除了空氣中的氧氣，其他雜質(zhì)氣體并未涉及，并且對(duì)電解池制作技術(shù)要求較高，不合適的電解池制作技術(shù)可能導(dǎo)致氮?dú)饧兌葦?shù)量級(jí)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?dú)夥肿雍脱鯕夥肿拥臄U(kuò)散速度差異而積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮?dú)?。最終的產(chǎn)品氣純度最高可達(dá)99%，氣體流量大于5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。在不考慮其他限制條件的情況下，氣體裝置可以無(wú)限擴(kuò)充。這種制氮方法在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室主要用于對(duì)氣體純度要求不高的吹掃、保護(hù)、氧氣置換等。這類發(fā)生器的主要優(yōu)點(diǎn)是流量大，實(shí)驗(yàn)室級(jí)別產(chǎn)品一般在50L/min左右，并可隨意擴(kuò)充；同時(shí)壽命長(zhǎng)，膜組件作為核心部件，在空氣源穩(wěn)定的情況下，壽命可達(dá)10年，且維護(hù)成本極低。缺點(diǎn)是氮?dú)饧兌葻o(wú)法達(dá)到高純級(jí)，膜組件目前均為進(jìn)口，國(guó)內(nèi)無(wú)法提供，成本較高，儀器價(jià)格也相對(duì)較高。
