L'elemento idrogeno si trova in materiali sia organici che inorganici in una varietà di composti chimici. Pertanto, è necessario l'utilizzo di analizzatori speciali per l'analisi dell'idrogeno così da determinare in modo affidabile le concentrazioni di idrogeno.
Analisi dell'idrogeno in campioni organici
Per campioni organici come il carbone, il legno o i rifiuti la
concentrazione di idrogeno è un indicatore importante per la determinazione del potere calorifico. Nella maggior parte dei casi, l'idrogeno è legato chimicamente al materiale organico, ad esempio in un composto carbonio-idrogeno. Tale elemento fornisce ulteriore energia di combustione quando il materiale viene bruciato in centrali elettriche a carbone o cementifici. Il vapore acqueo generato durante la combustione deve essere scaricato (evaporato) in seguito per ridurre significativamente il potere calorifico effettivo in presenza di idrogeno.
L'analisi dell'idrogeno nelle concentrazioni di idrogeno organico
si ottiene con gli analizzatori elementari mediante la combustione in forni tubolari ceramici a temperature fino a 1550 ° C in atmosfera di ossigeno. Il vapore acqueo risultante viene misurato in una cella a infrarossi. Alcuni analizzatori, come
CHS-r e
CHS-580A di ELTRA, consentono l'analisi combinata di idrogeno, carbonio e zolfo.
Analisi dell'idrogeno campioni inorganici
Le proprietà di materiali inorganici come l'acciaio e il titanio sono chiaramente influenzate dal
contenuto di idrogeno. Più alto è il contenuto, più fragile diventa il materiale. Questo può essere un problema, specialmente per prodotti medici come anche artificiali o stents.
L'analisi dell'idrogeno in materiali inorganici può essere ottenuta con una varietà di metodi. L'analisi più completa (contenuto totale di idrogeno) viene effettuata
mediante fusione e successiva fusione in gas inerte, ad esempio con l'analizzatore
ONH-p di ELTRA.
La fusione del campione avviene in un crogiolo di grafite, riscaldato a 3000°C. L'idrogeno rilasciato viene misurato in una cella di conducibilità termica insieme all'azoto come gas di trasporto. Questa misura rileva l'idrogeno in tutte le sue possibili forme di legame: sia l'idrogeno residuo sia l'idrogeno legato chimicamente (ad esempio in idruro) vengono rilasciati e rilevati a queste temperature.
Contenuto di idrogeno residuo e diffusore
La
misurazione esclusiva dell'idrogeno residuo può essere ottenuta a temperature fino a 1000°C, ad esempio con l'
H-500 di ELTRA. In questo forno tubolare di quarzo a temperatura controllata il campione rimane solido durante la misurazione e l'idrogeno residuo viene estratto con azoto come gas di trasporto (fusione di gas inerte).
Il contenuto di idrogeno rilasciato viene misurato in una cella di conducibilità termica. A seconda della natura chimica del campione e della temperatura applicata, viene rilevato solo l'idrogeno residuo ma non il legame chimico.
Analizzare il
contenuto di idrogeno diffusibile è una vera sfida. Con uno speciale dispositivo di campionamento, un campione viene prelevato dall'acciaio fuso e raffreddato lentamente a temperatura ambiente. L'idrogeno rilasciato viene raccolto nel dispositivo di campionamento che viene aperto con un piercer. Quando viene aperto il dispositivo di campionamento a freddo, l'idrogeno raccolto viene scaricato con il gas di trasporto a temperatura ambiente e misurato in una cella di conducibilità termica.
