氢气干燥与纯化

运行中离开电堆的是水分和微量氧气。氮气并非电堆产生，而是来自吹扫气和管路中残留的空气。

水分

出口气体是饱和的。纯度数值衡量的主要就是它

氧气

从阳极渗透过来的微量氧气。燃料电池和加氢规范对其设有限值

氮气

来自吹扫和残留空气。出现在启动时和维护后，运行中不会增加

99.999% 是指总杂质（水、氧、氮合计）不超过 10 ppmv。露点只描述水分。把一个数值当作另一个使用，会得出错误的规格。以下换算均以常压为基准。-70 °C 时水分只占总允许量的四分之一，因此满足 99.999%，其余由脱氧覆盖。-60 °C 时仅水分就已超过 10 ppmv：即使把氧气完全去除也达不到 99.999%，因此有此要求的应用必须进一步干燥。

露点 -40 °C

约 128 ppmv — 足以防止冷凝，达不到 99.999%

露点 -60 °C

约 10.7 ppmv — 仅水分就已超出 10 ppmv 允许量，达不到 99.999%

露点 -70 °C

约 2.6 ppmv — 满足 99.999%

常压下的 -40 °C 与 10 barg 下的 -40 °C 是完全不同的条件。如需管路压力下的数值，我们可以换算。还有一个基准点需要约定：干燥器出口露点并不等于您使用点的露点。管壁上吸附的水分会在下游脱附，那里的读数会更高。管路越长、系统停机越久，这一差距越大。

下游处理系统与其说是在方法之间二选一，不如说是按需求逐层叠加。各层如下。只需降低露点的应用在前一两层即可止步；有纯度指标的应用则加上后面几层。叠加到 99.999%（五个九）为止。这是燃料电池、加氢和工艺供气所要求的数值；更高的 ppb 级属于半导体和分析用途。因此下面的两种纯化层仅作说明，不在我们采购的型号之列。其余的要么纳入 HXD-V1 设计，要么市场上没有这么小规模的产品。这就是下表很短的原因。

冷却冷凝

冷却气体使水以液态析出。最简单、最便宜的方式，受水的冰点限制，露点只能到 0 °C 附近。其价值在于减轻后级的负荷

变压吸附（PSA）

水分被吸附剂吸附，再通过降压脱附，两个吸附塔交替运行。再生无需加热且速度快，但部分产品气随吹扫气排出，造成氢气损失

变温吸附（TSA）

同样是吸附，但以加热而非降压再生。再生时间更长，加热器耗电，但几乎不排放产品气。小规模下重视氢气损失时应考虑这一方式

催化脱氧

使残余氧气与氢气反应生成水。氧气变成了水分，因此后面必须接干燥。反应放热，入口氧含量高时需要考虑冷却

吸气剂（化学吸收）

加热的金属以化学方式结合氧气、水分和氮气。可达 ppb 级，且不排放氢气。所结合的杂质不会释放，因此寿命到期后需整体更换

钯膜纯化

只有氢原子能穿过加热的钯膜，其他组分被截留，总杂质可降至 ppb 级。膜需保持在约 400 °C，未透过的气体被排放，因此回收率较低。它不能作为第一级：制造商已要求入口纯度达到 99.95 至 99.99%，因此前面必须先有气液分离和干燥

聚合物膜分离

利用各组分透过膜的速度差异进行分离。易于连续运行且无耗材，但分离不彻底，可达到的纯度有限。适用于连续性比纯度更重要的场合