質(zhì)譜專用氮氣發(fā)生器的工作原理可以分為三種：膜分離制氮、PSA變壓吸附制氮和電化學(xué)法制氮。
 

　　1.膜分離制氮：這種制氮方法利用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(kuò)散速度差異，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣。最終的產(chǎn)品氣純度可以達(dá)到99%，氣體流量大于5000ml/min。這種方法可以累加使用，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。在不考慮其他限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴(kuò)充。膜分離制氮在工業(yè)上有很多應(yīng)用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不高的吹掃、保護(hù)和氧氣置換等。這種發(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，并且可以隨意擴(kuò)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(dá)10年，維護(hù)成本極低。缺點是氮氣純度不能達(dá)到高純級，膜組件目前都是進(jìn)口的，國內(nèi)無法提供，成本較高，儀器價格也相對較高。
 

　　2.PSA變壓吸附制氮：這種制氮方法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)生高純度的氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。這種發(fā)生器可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)氮氣的純度和流量，最高可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品。流量可以從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘不等，純度大小配置靈活，可以根據(jù)每個需求具體定制。PSA變壓吸附技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，已經(jīng)發(fā)展了幾十年，是非常成熟的技術(shù)。技術(shù)難點主要是分子篩柱填裝技術(shù)，如果分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數(shù)量減少，分子篩性能急劇降低。
 

　　3.電化學(xué)法制氮：這種方法是在氫氣電解池的陰極(產(chǎn)氫氣一側(cè))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(yīng)生產(chǎn)水。宏觀上表現(xiàn)為空氣中的氧氣被除去，剩余的是氮氣。這種方法可以產(chǎn)出最高99.995%的氮氣。但是有幾個明顯的缺陷：首先需要使用高濃度氫氧化鉀溶液作為電解液，這種強(qiáng)堿溶液與氣體直接接觸，可能對氣體質(zhì)量有潛在影響，并有可能隨氣路輸出；其次單位成本高；再者反應(yīng)過程只去除了空氣中的氧氣，其他雜質(zhì)氣體并沒有涉及；最后反應(yīng)過程對電解池制作技術(shù)要求很高，不合適的電解池制作技術(shù)會導(dǎo)致氮氣純度數(shù)量級的降低。這種氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源，總費(fèi)用不過幾千元，常用于色譜載氣和小容量保護(hù)，是一種低成本的解決方案。