[发明专利]一种微量氢或微量氧的测量方法

说明书

一种微量氢或微量氧的光谱测量方法，包括以下步骤：对含微量氧或微量氢的混合气体干燥处理；将干燥后的混合气体中水蒸气的含量进行测量，得到初始水蒸气含量A；将混合气体中氧气与氢气发生化学反应生成水蒸气；将反应后的气体进行水蒸气的含量测量，得到反应后水蒸气含量B；根据化学反应式：2H₂+O₂=2H₂O，可知B与A的差值与参加反应的微量氢气的浓度等于为1：1的比例，差值与参加反应的微量氧气的浓度等于为2：1的比例，从而可推算初始混合气体中含有的微量氢或微量氧的含量。本发明的测量方法操作简单，方便快捷，且测量结果较为准确。

技术领域

本发明属于气体含量检测领域，具体涉及一种微量氢或微量氧的光谱测量方法。

背景技术啊

氧气是一种重要气体，很多场合会使用到。氧气是一种强氧化剂，一些场合对氧气含量要求较高，一旦超标即造成物质损害。氧气在0.76um附近存在吸收峰，可使用红外光谱方法可对氧气含量进行测量，但氧气红外吸收能力较弱。直接对氧气进行红外吸收光谱测量难以实现较高精度，即使使用激光，采用TDLAS进行测量，也难以实现较高检测精度。

氢气也是一种重要气体，很多场合会使用到。氢能源、氢冷发电机大量利用请求，氢气是一种易燃易爆气体，一旦含量超标既有可能发生爆炸。氢气是一种对称双原子结构分子，因其分子结构对称，红外吸收光谱极弱，难以实现红外光谱测量。

氧气与氢气进行燃烧反应或者催化反应后生成水，气态水的红外吸收能力非常强，可实现0.1ppm以下的检出精度。所以应用微量氧或微量氢分别与氢或氧反应生成水，然后通过气态水对红外吸收能量非常强的特性，可实现水分的高精度检测，进而可间接实现微量氧或微量氢的高精度检测。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作方便、测量结果精确的微量氢气或微量氧气的光谱测量方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种微量氢或微量氧的光谱测量方法，包括以下步骤，

（1）引入被测含微量氧或微量氢的混合气体；

（2）对混合气体进行干燥处理，减少混合气体中已有水蒸气含量，以提高监测灵敏度；

（3）将干燥后的混合气体通入第一水蒸气测量气室，对混合气体中水蒸气的含量进行测量，得到初始水蒸气含量A；

（4）将混合气体通入催化反应气室，使氧气与氢气发生化学反应生成水蒸气；

（5）将催化反应后的气体通入第二水蒸气测量气室，对水蒸气的含量进行测量，得到反应后水蒸气含量B；

（6）计算反应后水蒸气含量B与初始水蒸气含量A的差值；

（7）根据化学反应式：2H₂+O₂=2H₂O，可知差值与参加反应的微量氢气的浓度等于为1：1的比例，差值与参加反应的微量氧气的浓度等于为2：1的比例，从而可推算步骤（1）中初始混合气体中含有的微量氢或微量氧的含量。

步骤（1）中如被测气体中只有氢气无氧气存在，需要混入高浓度氧气或者空气；如被测气体中只有氧气而无氢气存在，需要混入高浓度氢气；从而形成氧气和氢气的混合气体。

步骤（2）中的干燥方式采用分子筛或者其他吸附剂对水蒸气进行吸附处理。

步骤（3）和步骤（5）中对水蒸气含量的测量方法包括但不限于TDLAS技术（可调谐激光吸收光谱技术，Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，简写TDLAS）或NDIR技术（非分散性红外线技术，Non-Dispersive InfraRed，简写NDIR）。