近幾年，我國高純氫氣（純度≥99.999%）需求量快速增長，2017年需求量已達到2.58億立方米，預計2022年中國高純氫氣需求量就超過4億立方米。高純氫氣廣泛應用于電子、精細化工、冶金、食品加工、建材浮法玻璃制造等領域。當前，我國已經成為全球重要的氫氣生產國，氫氣的生產方法以煤制氣、天然氣制氫、甲醇裂解制氫為主。隨著光伏產業的復蘇和風電制氫穩步推進，水電解制氫將迎來新的發展機遇。政策扶持和技術進步雙引擎驅動著氫能產業發展：
2016年1月，《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書（2016）》首次提出氫能發展路線；
2019年3月，推動加氫站建設首次寫入政府工作報告；
2022年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合發布《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》。
灰氫、藍氫和綠氫
根據制備方式的不同，可將氫氣分為灰氫、藍氫和綠氫�；覛洌峭ㄟ^化石燃料燃燒產生的氫氣，市面上絕大多數氫氣是灰氫，約占當今全球氫氣產量的95％左右。藍氫，是將天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制成，在生產藍氫時也會產生溫室氣體。綠氫，是通過使用再生能源（例如太陽能、風能、核能等）制造的氫氣，例如通過可再生能源發電進行電解水制氫，在生產綠氫的過程中，沒有碳排放。從灰氫過渡到藍氫，再到最終實現綠氫，是氫能未來低碳化、無碳化的趨勢。在我國灰氫和藍氫占有很高的比例，導致氫氣中雜質相當復雜，只有滿足《GB/T 37244-2018 質子交換膜燃料電池汽車用燃料 氫氣》質量要求的氫氣才能允許用于氫燃料電池車；不滿足該標準的氫氣在運輸、儲存、加氫和燃料電池工作過程很可能會引起各種安全事故。
高純氫氣中雜質危害
高純氫氣中可能含有的雜質有O2、N2、CH4、CO、CO2，這些雜質的存在對產品品質、后續工藝都會存在負面影響。
PSA工藝中，氫氣的CO、CO2含量超標會引起聚丙烯、聚乙烯裝置反應中止，從而導致裝置停車；
半導體工業，微量雜質的“慘入”，將會改變半導體的表面特性；
氫燃料電池，引起催化劑中毒，降低膜的使用壽命。
《GB/T 3634.2-2011氫氣第2部分：純度、高純氫和超純氫》對雜質含量做了比較嚴格的規定。按標準要求，高純氫氣中O2、N2、CH4、CO、CO2的指標均在5ppm或5ppm以下，對于常規的TCD檢測器，顯然很難滿足分析需求。在常規配置里，需要通過甲烷轉化爐將CO、CO2轉化成CH4后，再通過FID檢出，因此在一套方案里，需同時配置TCD和FID兩個檢測器，同時借助MTN等部件。島津BID檢測器，代替這兩個檢測器，同時實現無機氣體和輕烴類混合物的高靈敏度分析。
島津檢測儀器解決方案
氣相色譜(BID檢測器)輕松應對高純氫氣中雜質分析
BID檢測器(Barrier Discharge Ionization Detector 介質阻擋放電等離子體檢測器),在氦氣中，通過在石英玻璃管（絕緣介質）上加高電壓，產生氦等離子體。色譜柱流出的組分在氦等離子體的能量轟擊下離子化，收集極收集產生的離子，形成電流，輸出色譜峰。氦等離子體具有極高的光子能量（17.7eV），因此BID檢測器可以高靈敏度檢測除Ne和載氣He之外的全部化合物，是真正意義上的下一代通用型檢測器。
案例分享
對于有機化合物，BID檢測器的靈敏度是FID的兩倍以上，對于無機氣體，BID檢測器的靈敏度是TCD的100倍，本文采用島津BID檢測器，建立了針對高純氫氣中雜質的分析系統，具有配置簡單，靈敏度高，重復性好的特點。
標準氣體由大連大特氣體有限公司提供。標氣組分濃度如表1。將標準氣體鋼瓶樣品通過專用減壓閥減壓后與氣相色譜儀連接，并置換管路中殘留氣體后進樣分析。一次進樣，O2、N2、CH4、CO、CO2在BID檢測器上依次出峰。譜圖如圖1。結果顯示目標組分峰面積RSD%（n=3）均小于1，檢出限小于0.5ppm。
結語
發展氫能產業，對構建清潔低碳安全高效的能源體系、實現碳達峰碳中和目標，具有重要意義。為了實現這個目標，技術創新在整個氫能產業鏈構建過程中至關重要。島津GC結合BID檢測器，實現對高純氫氣中微量O2、N2、CH4、CO、CO2含量的分析，和常規的TCD+FID多閥多柱系統相比，幾個指標在一個檢測器上實現檢測，降低了設備成本和操作維護難度，同時具有配置簡單、靈敏度高、重復性好的特點。
