[发明专利]使用气相色谱法的高速气体样品分析装置及其方法

说明书

本发明涉及一种使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的装置和使用所述装置的分析方法，所述装置包括：有机气体分析部，所述有机气体分析部包括切换阀、柱和火焰离子化检测器(FID)；以及固定气体分析部，所述固定气体分析部包括多个切换阀、三个或更多个柱、压力控制器和热导检测器(TCD)，所述三个或更多个柱包括用于电解质分离的柱、用于二氧化碳分离的柱和用于分离固定气体的柱。

技术领域

本申请要求于2015年10月6日提交的韩国专利申请No.10-2015-0140639的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的装置。更具体地，本发明涉及一种使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的装置，其通过使用多个色谱柱控制待分析的气体样品流的方向和顺序，能够在短时间内进行分析。

背景技术

在锂离子电池的操作中，产生诸如氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷等的气体组分。关于这样产生的气体的组成和含量的信息可用于电池材料的研究和开发、电池制造工艺的优化以及电池故障原因的识别。

在这样的锂二次电池内部，诸如氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷等的气体组分与汽化的电解质组分混合，并且为了分析它们，需要通过气相色谱(GC)柱将它们清楚地分离。目前使用的技术是通过使用液氮冷却该柱的温度至-60℃或更低以将每种气体物质分离并进行超过1小时的分析，并且因此存在如下问题：自动化分析困难且样品处理速度缓慢。

因此，迫切需要研究使用气相色谱法的分析仪器及其方法，该分析仪器可在短时间内在高于或等于室温的温度下进行分析，而无需使用液氮。

发明内容

技术问题

为了解决如上所述的现有技术的问题，本发明的目的是提供一种使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的装置及其方法，所述装置能够在高于或等于室温的温度下在短时间对电池内产生的气体进行分析而无需使用液氮。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的装置，所述装置包括：有机气体分析部，所述有机气体分析部包括切换阀、柱(column)和火焰离子化检测器(FID)；以及固定气体(fixed gas)分析部，所述固定气体分析部包括多个切换阀、三个或更多个柱、流动相气体的压力控制器和热导检测器(TCD)，所述三个或更多个柱包括用于电解质分离的柱、用于二氧化碳分离的柱和用于固定气体分离的柱。

此外，本发明提供了一种使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的方法，所述方法包括以下步骤：a)注入有机气体和固定气体的混合气体；b)将所注入的气体的一部分送入用于有机气体分离的柱中并且将所述有机气体分离，然后利用火焰离子化检测器(FID)分析所分离的所述有机气体；c)通过将所注入的气体送入所述用于电解质分离的柱、所述用于二氧化碳分离的柱和所述用于固定气体分离的柱来分离所注入的气体；d)将保留在所述用于电解质分离的柱中的电解质排出；e)利用所述用于二氧化碳分离的柱将二氧化碳分离并将所述二氧化碳旁通至热导检测器(TCD)；以及f)利用所述用于固定气体分离的柱将所述固定气体分离然后将所述固定气体送入热导检测器(TCD)。

有益效果

根据本发明的使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的装置，具有如下优点：不需要通过使用液氮冷却至-60℃或更低，并且能够在高于或等于室温的温度下进行的同时去除保留在柱中的电解质，并且通过优先分析必要分析对象可以在比现有技术更短的时间内进行分析。

另外，根据本发明的使用气相色谱法的用于气体样品的高速分析的装置，具有如下优点：在将构成有机气体的组分完全分离并用火焰离子化检测器(FID)检测它们时，可以将各个有机气体完全分离而不会相互干扰。