氮氣發(fā)生器的工作原理基于將壓力穩(wěn)定且純凈的原料空氣引入電解池中。在陰極，空氣中的氧被吸附并獲取電子，與水反應生成氫氧根離子，然后遷移到陽極。最終，在陽極處失去電子并析出氧氣，從而實現(xiàn)空氣中氧的不斷分離，僅留下氮氣隨氣路輸出。隨著功能的不斷完善和技術進步，氮氣發(fā)生器已廣泛應用于航空航天、核電核能、食品醫(yī)藥、石油化工、電子工業(yè)、材料工業(yè)和科學實驗等領域，并受到廣泛歡迎。
 

　　一般來說，制氮的方法主要有以下三種：PSA變壓吸附制氮、電化學法制氮以及膜分離制氮。每種方法都有其特點。
 

　　1.PSA變壓吸附制氮：利用氮氣與其他氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，從而在分子篩柱末端產(chǎn)生高純度氮氣。同時，通過兩根分子篩柱的交替吸附和解析操作，實現(xiàn)分子篩在線再生，使儀器持續(xù)輸出高純氮氣。該類發(fā)生器可根據(jù)需求調節(jié)氮氣的純度和流量，最高可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品。流量范圍從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據(jù)每個需求進行定制。
 

　　2.電化學法制氮：在氫氣電解池的陰極通入高壓空氣，在催化劑的作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應產(chǎn)生水。宏觀上表現(xiàn)為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產(chǎn)出最高99.995%的氮氣。然而，它存在幾個明顯的缺陷：首先，需要使用高濃度氫氧化鉀溶液作為電解液，這種強堿溶液與氣體直接接觸，可能對氣體質量產(chǎn)生影響，并有可能隨氣路輸出；其次，單位成本較高，一些發(fā)生器標稱產(chǎn)氮300ml/min，實際穩(wěn)定使用150ml/min，不適合用于大流量氮氣發(fā)生器；第三，反應過程只去除了空氣中的氧氣，其他雜質氣體并未涉及，并且對電解池制作技術要求較高，不合適的電解池制作技術可能導致氮氣純度數(shù)量級的降低。
 

　　3.膜分離制氮：高壓空氣通過中空纖維膜組件，由于氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差異而積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣。最終的產(chǎn)品氣純度最高可達99%，氣體流量大于5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質量。在不考慮其他限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種制氮方法在工業(yè)上廣泛應用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不高的吹掃、保護、氧氣置換等。這類發(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大，實驗室級別產(chǎn)品一般在50L/min左右，并可隨意擴充；同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩(wěn)定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低。缺點是氮氣純度無法達到高純級，膜組件目前均為進口，國內(nèi)無法提供，成本較高，儀器價格也相對較高。