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氫氣分析儀原理與選型：熱傳導 TCD 與綠氫純度量測
氫氣分析儀原理與選型：熱傳導 TCD 與綠氫純度量測
氫氣分析儀用來連續量測氣體中的氫氣濃度或氫氣純度。氫氣的熱傳導率遠高於空氣、氮氣和二氧化碳，所以工業上最常用熱傳導（TCD）原理。子嘉企業提供德國 MZD 的氫氣分析儀與 OEM 感測器，涵蓋 0–1% 的低濃度監測到 99.5–100% 的高純度量測。
適用對象：電解水製氫與氫能設備、電廠氫冷發電機、石化加氫與合成氨、熱處理與焊接、大學與研究單位。
熱傳導（TCD）原理
- MEMS 矽晶片上的薄膜加熱到高於環境約 40 °C，以熱電堆量測升溫，依混合氣的熱傳導率算出二成分混合比
- 適合熱傳導差異大的二成分混合氣，例如 H2 在 N2 或空氣中、H2 在 Ar 中、H2 與 CO2
- 反應快：T90 小於 1 秒（流量大於 60 l/h）
為什麼要做濕度補償
- 高濕氫氣中的水氣會干擾熱傳導讀值，一般誤差約 1～5 vol% H2，嚴重時可超過讀值 ±10%
- 電解槽出口的氫氣含水量高，建議選內建溫濕度補償的機種（SMART-H2 的 VaporSense™）
依量測目的選機種
| 量測目的 | 建議機種 | 重點規格 |
|---|---|---|
| 氫氣濃度 0–1% 至 100% | MZD SMART-H2 | 溫濕度補償，T90 小於 1 秒，Ex d IIC T4 防爆壁掛，4–20 mA、RS485 MODBUS RTU |
| 二成分混合氣（H2、He、Ar、CO2 等） | MZD SMART-TCD | H2 在 N2／空氣 0–100%（最小 0–0.5% 或 98–100%），最高 10 bar，觸控螢幕，可選 Ex d IIC T4 防爆壁掛 |
| 氫氣純度 99.5–100% 與雜質 | MZD 綠氫純度分析儀 | 一台同時量測 H2 99.5–100%、O2 0–500 ppm、H2O 0–500 ppm、N2 0–5,000 ppm |
| 設備內建（OEM） | MZD OEM TCD 氫氣感測器 | 0–1% 至 100% H2，內建溫濕度補償 |
| 製程氣氛中的氫氣濃度傳送 | TCS 氫氣偵測傳送器 | 0–100 Vol.%，0/4–20 mA、RS-232，IP65，24 V DC |
數值取自子嘉產品頁；實際規格依型號、量程與氣體而定，選型請洽子嘉。
常見應用
- 電解水製氫：H2 中的 O2、O2 中的 H2，出口純度與安全監測
- 氫冷發電機：H2 純度與 H2／CO2 吹掃置換
- 加氫裝置、合成氨合成氣、氯鹼製程 Cl2 中的 H2
- 綠氫、綠氨、綠甲醇的純度管理
- 熱處理與焊接的保護氣氛
- 延伸閱讀：PEM 電解槽產氫流量與背壓控制 ｜ 氧氣分析儀原理與選型
選型時請提供
背景氣體、氫氣濃度範圍、樣氣壓力與溫度、含水量、是否需要防爆、輸出與通訊需求。
常見問題
Q：氫氣分析儀和氫氣偵測器差在哪？
A：分析儀連續量測製程氣體中的氫氣濃度或純度；偵測器監測環境空氣中的洩漏並發出警報，請見氣體偵測器分類。
Q：可以量氫氣中的微量氧和水分嗎？
A：可以，綠氫純度分析儀同時量 O2 與 H2O；也可另外搭配微氧分析儀與微量水分分析儀。
Q：有防爆機種嗎？
A：SMART-H2 與 SMART-TCD 有 Ex d IIC T4 防爆外殼。
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