氢能是一种清洁、可持续的二次能源，同时兼有来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再生的特点，是实现“双碳”目标的重要一环。氢能应用场景广泛，其中质子交换膜燃料电池汽车是氢能的主要应用场景之一，氢气中杂质控制是确保燃料电池正常运行的关键因素，标准《GB/T 37244-2018 质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》中对杂质控制有着严格的要求，其中硫化物是检测难点之一。

硫化物特点

● 浓度低 总硫含量不可超过0.004 μmol/mol

● 危害大 对质子交换膜燃料电池阴极催化剂产生不可逆的毒化作用

● 活性高 易与接触的材料表面发生物理吸附或者化学反应，分析误差大

硫化学发光化检测器(SCD)是目前公认的高灵敏和高选择性硫元素检测器，且不受大多数样品基质的干扰，岛津硫化学发光检测系统Nexis SCD-2030，以创新的水平燃烧器设计为用户提供更高灵敏度和更高稳定性，以丰富的软自动化功能使实验室的分析效率攀上新台阶。

岛津硫化学发光检测系统Nexis SCD-2030

实验一 样品直接进样分析

使用Nexis GC-2030（搭配SCD-2030检测器）管路系统惰性化，直接进样测定氢气中硫化氢、羰基硫、甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二硫化碳、叔丁硫醇、甲基乙基硫醚、乙硫醚、四氢噻吩等组分。

SCD分析痕量硫化物色谱图-1

注：1.硫化氢；2.羰基硫；3.甲硫醇；4.乙硫醇

SCD分析痕量硫化物色谱图-2

5.甲硫醚；6.二硫化碳；7. 叔丁硫醇；8. 甲基乙基硫醚；9. 乙硫醚；10.四氢噻吩

表1.  1.0 mg/m3浓度点的检测结果

如上表是以1.0 mg/m3浓度点标气来测试重复性和检测限，其重复性结果均优于1.0%，硫化物检测下限为10ppb（V/V）级，体现了Nexis SCD-2030良好的重复性和高灵敏度特点。

实验二 样品经富集浓缩后进样分析

中国测试技术研究院技术人员通过深入分析探讨，开展了基于半导体制冷的低温富集装置与GC-SCD联用试验，方法以氢气中硫化氢、硫氧碳、甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二硫化碳、甲乙硫醚、噻吩、乙硫醚等9个组分的硫化物气体标准物质进行了方法开发研究，获得了良好的分析效果。在《天然气工业》期刊发表了题为“车用燃料氢气中杂质组分分析方法标准化现状与探讨-以质子交换膜燃料电池汽车为例”的文章, 岛津的Nexis SCD-2030硫化学发光检测器作为分析系统检测部分的核心大显身手。

样品富集浓缩进样SCD分析痕量硫化物色谱图

注：1.硫化氢；2.硫氧碳；3.甲硫醇；4.乙硫醇；5.甲硫醚；6.二硫化碳；7.甲乙硫醚；8.噻吩；9.乙硫醚

研究结果表明低温富集装置-GC-SCD联用分析系统可以很好满足《GB/T 37244-2018 质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》对总硫的分析要求，方法检出限可达到0.01 nmol/mol，0.1-40 nmol/mol范围内的线性相关系数R2大于0.995，0.1 nmol/mol的重复性小于5%。

参考资料：

1. 岛津应用No. GC-164. 岛津Nexis GC-2030 SCD测定氢气中微量形态硫.

2. 潘义,邓凡锋,王维康,杨嘉伟,张婷,林俊杰,龙舟,姚伟民,方正.车用燃料氢气中杂质组分分析方法标准化现状与探讨——以质子交换膜燃料电池汽车为例[J].天然气工业,2021,41(04):115-123.

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