Генератор водорода

Генератор водорода - это прибор, который получает водород высокой чистоты (99,995% - 99,9999%) из подготовленной воды непосредственно в лаборатории.

Такое оборудование используют в газовой хроматографии, при работе пламенно-ионизационных (FID) и пламенно-фотометрических (FPD) детекторов, газоанализаторов и другого аналитического оборудования, которому требуется стабильная подача водорода.

Главное преимущество генератора водорода - возможность отказаться от баллонов с водородом. Газ производится в нужном количестве во время работы прибора, поэтому лаборатории не нужно хранить запас баллонов, организовывать их замену и зависеть от графика поставок.

Какие бывают генераторы водорода

Все генераторы водорода можно классифицировать по рабочим параметрам прибора следующим образом:

По производительности:

• Низкая производительность до 200–300 мл/мин (или до 10–15 л/ч). Такие модели используют для одного прибора или одного детектора, когда расход водорода невысокий и нет необходимости в резерве по газу.
• Средняя производительность 300–600 мл/мин (или 15–35 л/ч). Это наиболее распространённый сегмент, который подходит для большинства лабораторий с одним или несколькими хроматографами при стандартной нагрузке.
• Высокая производительность от 600 мл/мин и выше (от 35 л/ч и более). Такие генераторы требуются лабораториям с несколькими аналитическими системами или при необходимости большого расхода водорода, когда требуется стабильная работа с запасом по производительности.

По чистоте получаемого водорода:

• 99,999 % (5.0) подходит для стандартных задач газовой хроматографии с детектором FID, где допускаются минимальные примеси, которые не влияют на стабильность пламени и базовую линию сигнала.
• 99,9995 % и выше (5.5–6.0) используется в более чувствительных аналитических системах, таких как газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектированием (GC-MS), а также для задач, где даже небольшие примеси кислорода, влаги или углеводородов могут повлиять на стабильность и повторяемость результатов анализа.
• 99,9999 % (6.0) такой водород используют в задачах, где нужна высокая точность: в исследовательских лабораториях, при разработке методик и при анализе очень малых концентраций веществ. Чем чувствительнее детектор и ниже концентрация аналита, тем важнее чистота газа: даже небольшие примеси могут повлиять на результат.

По требованиям к воде:

• дистиллированная;
• бидистиллированная;
• деионизованная.

По системе очистки и осушки:

После электролиза водород должен быть очищен и осушен перед подачей к прибору. В зависимости от модели генератор может включать:

• осушающий блок;
• фильтр тонкой очистки;
• фильтр финишной очистки;
• контроль влажности водорода;
• защиту от разгерметизации газовой линии.

Области использования генератора водорода для лаборатории

Лабораторные генераторы водорода чаще всего применяются в газовой хроматографии и смежных аналитических задачах (таблица 1). Конкретное применение всегда нужно сверять с руководством по эксплуатации прибора и требованиями методики.

Таблица 1. Области использования генераторов водорода лабораторных.

Область применения	Использование водорода	Требования к чистоте водорода
Газовая хроматография (GC)	Топливный газ для пламенных детекторов, включая FID и FPD	Обычно 99,999 % и выше
Газ-носитель в ГХ	Может применяться в отдельных методиках вместо гелия или другого газа-носителя	99,999–99,9999 %, при необходимости с финишной очисткой
Газоанализаторы	Источник водорода для аналитических узлов прибора	По требованиям производителя прибора
Лабораторные реакции и процессы	Восстановительная среда, гидрирование, испытания топливных элементов	Зависит от задачи; обычно используют водород высокой чистоты

Принцип работы генератора водорода

В настоящее время производители используют технологию получения водорода высокой чистоты методом электролиза подготовленной воды.

Вода поступает в электролизный модуль. Под действием электрического тока молекулы воды разделяются на водород и кислород. В современных лабораторных генераторах для этого часто используется твердый полимерный электролит - ионообменная мембрана. В англоязычных материалах такую технологию часто обозначают как PEM/SPE. Водород проходит осушку и очистку, после чего подается на выход генератора с заданным давлением и расходом.

У разных производителей могут отличаться конструкция электролизного модуля, система водоподготовки, осушка, фильтрация, контроль влажности и защита газовой линии.

Рис 1.Схема работы генератора водорода.

Кто производит лабораторные генераторы водорода?

Генератор водорода очень востребованное лабораторное оборудование и используются в различных областях. Лабораторные генераторы водорода выпускают как зарубежные, так и российские производители. Наиболее известные мировые производители представлены в таблице 2.

Таблица 2. Мировые производители генераторов водорода.

Производитель	Страна	Основная специализация
Peak Scientific	Великобритания	Генераторы водорода для GC-FID, GC, GC-MS и других лабораторных задач
Parker Hannifin (Balston, Parker domnick hunter)	США/Великобритания	Лабораторные генераторы водорода для газовой хроматографии и ГХ-МС
F-DGSi	Франция	Генераторы водорода, азота и воздуха для аналитических лабораторий
Claind	Италия	Лабораторные генераторы водорода, азота и нулевого воздуха
LNI Swissgas	Швейцария	Газогенераторы для газовой хроматографии, включая водород, азот и воздух
VICI DBS	Италия/Швейцария	Генераторы водорода для газовой хроматографии, детекторного газа и газа-носителя
ErreDue	Италия	Генераторы водорода высокой чистоты, в том числе на PEM-технологии

На российском лабораторном рынке среди импортных решений хорошо известны генераторы водорода Peak Scientific. Их часто рассматривают для газовой хроматографии: подачи водорода к FID/FPD-детекторам, а также в отдельных методиках - для использования водорода как газа-носителя. Специалисты компании Лабтех помогут Вам подобрать требуемую модель генератора, исходя из потребности вашей лаборатории

В России также есть производители надежных и качественных генераторов водорода, закрывающие потребности большинства лабораторий. Отечественные производители лабораторных генераторов водорода представлены в таблице 3.

Таблица 3. Российские производители генераторов водорода.

Производитель	Город	Основная специализация
НПП «Химэлектроника»	Москва	Генераторы чистого водорода серии ГВЧ для хроматографов, газоанализаторов и аналитических приборов
Промтегра	Москва	Лабораторные генераторы водорода, в том числе ORBITLAB H600
Хроматэк	Йошкар-Ола	Генераторы водорода для хроматографических систем, включая решения для собственных аналитических комплексов
ЦветХром	Дзержинск	Генераторы водорода «ЦветХром» для газовой хроматографии, газоанализаторов и лабораторных процессов

Генераторы водорода отечественного производства имеют очевидное преимущество перед западными аналогами: они обычно на 30-70% дешевле при одинаковой производительности и чистоте получаемого водорода. Весомым плюсом при выборе российского генератора является и наличие сервисной поддержки, а также склада с запасными частями и расходными материалами.

За более чем 30 лет работы специалисты компании «Лабтех» реализовали проекты по оснащению лабораторий генераторами водорода как отечественного, так и импортного производства. Мы подбираем оборудование с учетом требуемой чистоты водорода, расхода газа, совместимости с аналитическими приборами и перспектив развития лаборатории, а также обеспечиваем монтаж, сервисное обслуживание и поставку расходных материалов.

Как выбрать генератор водорода?

Выбор лабораторного генератора водорода зависит не только от требуемой чистоты газа, но и от типа аналитического оборудования, необходимого расхода, рабочего давления и перспектив развития лаборатории. Ошибка при выборе может привести к нестабильной работе приборов, снижению чувствительности анализа или неоправданно высоким эксплуатационным расходам.

Перед выбором генератора водорода рекомендуется ответить на следующие вопросы:

• Для какого оборудования предназначен генератор?
• Какой расход водорода требуется?
• Какая чистота газа необходима?
• Какое рабочее давление требуется?
• Можно ли использовать водород как газ-носитель в вашей методике?
• Какое качество воды требуется для работы генератора?
• Планируется ли подключение дополнительных приборов?
• Есть ли в регионе сервисная поддержка производителя?
• Нужны ли фильтры финишной очистки?
• Какова стоимость технического обслуживания?

Почему стоит купить генератор водорода в компании Лабтех

Компания Лабтех уже больше 30 лет занимается подбором, поставкой и обслуживанием генераторов водорода. Менеджеры и сервисные специалисты помогут Вам с выбором оптимальной модели генератора исходя из ваших потребностей и бюджета.

Преимущества и недостатки использования лабораторных генераторов

Лабораторные генераторы водорода постепенно заменяют баллоны в аналитических лабораториях. Особенно это актуально для газовой хроматографии, где водород используется регулярно.

Преимущества лабораторных генераторов водорода

1. Отказ от баллонов.

Генератор производит водород на месте, поэтому лаборатории не нужно постоянно заказывать, хранить и менять баллоны.

2. Непрерывная подача газа.

При правильном подборе генератор обеспечивает стабильную подачу водорода во время работы аналитического оборудования.

3. Меньший объем хранимого водорода.

В отличие от баллона, генератор не хранит большой запас газа под высоким давлением, а производит водород по мере потребления.

4. Стабильная чистота и давление.

Современные генераторы поддерживают заданные параметры газа, что важно для воспроизводимости анализа.

5. Удобство эксплуатации.

Нет необходимости контролировать остаток газа в баллоне и планировать его замену.

Недостатки лабораторных генераторов водорода

1. Высокие первоначальные затраты.

Генератор стоит дороже одного баллона, поэтому покупка требует начальных вложений.

2. Требования к воде.

Для стабильной работы нужна вода требуемого качества. При нарушении требований может снизиться ресурс электролизного модуля и фильтров.

3. Необходимость электропитания.

При отключении электроэнергии генератор не сможет производить водород без резервного питания.

4. Требуется техническое обслуживание.

Для стабильной работы необходимо регулярно менять фильтры, картриджи, осушающие элементы и другие расходные материалы, а также проводить профилактическое обслуживание.

5. Требования к условиям эксплуатации.

Для надежной работы необходимо обеспечить: достаточную вентиляцию, рекомендуемую температуру окружающей среды и влажность

Срок окупаемости генераторов водорода

Срок окупаемости генератора водорода зависит от того, как часто лаборатория использует газ, сколько стоит баллонный водород, как организована доставка, насколько часто требуется замена баллонов и сколько приборов подключено к системе.
При регулярной работе газового хроматографа генератор может быть экономически выгоднее баллонов, потому что сокращает расходы на покупку газа, доставку, замену баллонов и простои оборудования. Точный расчет лучше делать индивидуально: по расходу водорода, режиму работы прибора и стоимости обслуживания генератора

Расходные материалы и техническое обслуживание генераторов водорода

Для обеспечения бесперебойной работы генератора требуется регулярно проводить техническое обслуживание. Сервисные инженеры компании Лабтех рекомендуют следующий алгоритм технического обслуживания

1. Ежедневно:

• контролировать уровень и качество воды;
• проверять рабочее давление водорода;
• следить за отсутствием аварийных сообщений на дисплее;
• контролировать стабильность подачи газа;
• проверять отсутствие утечек в местах подключения;
• обращать внимание на посторонний шум, запах, нагрев или нестандартную работу прибора.

2. Ежемесячно:

• проверять состояние деионизационного картриджа;
• осматривать фильтры и осушающие элементы;
• контролировать давление на выходе генератора;
• проверять герметичность трубок, фитингов и соединений;
• проверять, нет ли загрязнений в баке для воды, если такая проверка предусмотрена инструкцией.

3. Каждые 6–12 месяцев провести плановое обслуживание, включая:

• заменять деионизационный картридж, если это предусмотрено регламентом;
• заменять или регенерировать осушающие элементы;
• менять фильтры и сервисные элементы согласно инструкции;

Часто задаваемые вопросы (FAQ).

1. Как работает генератор водорода?

Генератор получает водород методом электролиза воды. Под действием электрического тока вода разделяется на водород и кислород. Затем водород проходит осушку, очистку и поступает на выход прибора.

2. В каких областях используются генераторы водорода?

Чаще всего их используют в газовой хроматографии: для FID, FPD, газоанализаторов и других аналитических задач, где требуется стабильная подача водорода.

3. Можно ли заменить баллон с водородом генератором?

Да, во многих лабораториях генератор водорода заменяет баллоны. Но перед заменой нужно проверить расход, давление, чистоту газа и требования конкретного прибора.

4. Можно ли использовать водород как газ-носитель?

Можно, если это допускается производителем оборудования и методикой анализа. Нельзя автоматически заменять гелий или другой газ-носитель на водород без проверки условий метода и безопасности.

5. Какую чистоту водорода выбрать?

Чистоту выбирают по требованиям аналитического прибора. Для большинства лабораторных задач используют водород высокой или сверхвысокой чистоты. В отдельных случаях применяют фильтр финишной очистки.

6. Какая вода нужна для генератора водорода?

Обычно требуется подготовленная вода: дистиллированная, бидистиллированная или деионизованная. Точные требования нужно смотреть в паспорте конкретного генератора.

7. Нужно ли обслуживать генератор водорода?

Да. Нужно контролировать качество воды, рабочее давление, состояние фильтров и картриджей, а также проводить обслуживание по регламенту производителя.

8. Можно ли подключить один генератор к нескольким приборам?

Да, если производительности генератора достаточно для суммарного расхода всех подключенных приборов. Лучше закладывать запас по производительности.

Генераторы, наборы для обслуживания, фильтры, картриджи и другие расходные материалы вы можете купить в компании Лабтех с доставкой от одного дня, тем самым сократив время простоя оборудования и увеличив производительность лаборатории.

Вы можете купить генератор водорода в компании Лабтех в Москве по наименьшей цене.