Analyse d'hydrogène

L'élément hydrogène se trouve dans les matières organiques et inorganiques d'une variété de composés chimiques. Par conséquent, des analyseurs spéciaux pour l'analyse de l'hydrogène sont nécessaires pour déterminer de façon fiable les concentrations en hydrogène. Analyse de l'hydrogène dans les échantillons organiques Pour les échantillons organiques tels que le charbon, le bois ou les déchets, la concentration d'hydrogène est un indicateur important pour la détermination du pouvoir calorifique. Dans la plupart des cas, l'hydrogène sera lié chimiquement dans la matière organique, par exemple dans un composé carbone-hydrogène. Il fournit de l'énergie de combustion supplémentaire lorsque le matériau est brûlé dans des centrales thermiques alimentées au charbon ou des cimenteries. La vapeur d'eau générée lors de la combustion doit être évacuée (évaporée) par la suite pour réduire significativement le pouvoir calorifique effectif en présence d'hydrogène. L'analyse des concentrations d'hydrogène organique à l'aide d'analyseurs élémentaires est réalisée par combustion dans des fours tubulaires céramiques à des températures pouvant atteindre 1550 °C dans une atmosphère d'oxygène. La vapeur d'eau résultante est mesurée dans une cellule infrarouge. Certains analyseurs, comme les CHS-580 et CHS-580A d'ELTRA, permettent l'analyse combinée de l'hydrogène, du carbone et du soufre. Analyse de l'hydrogène dans les échantillons inorganiques Les propriétés des matériaux inorganiques tels que l'acier et le titane sont clairement influencées par la teneur en hydrogène. Plus le contenu est élevé, plus le matériau devient cassant. Cela peut poser un problème, en particulier pour les produits médicaux tels que les prothèses de hanches artificielles ou les endoprothèses. L'analyse de l'hydrogène dans les matériaux inorganiques peut être réalisée avec une variété de méthodes. L'analyse la plus complète (teneur totale en hydrogène) est réalisée par fusion et fusion successive sous gaz inerte, par exemple avec l'analyseur ONH-p d'ELTRA. La fusion de l'échantillon a lieu dans un creuset en graphite, chauffé à 3000 °C. L'hydrogène libéré est mesuré dans une cellule de conductivité thermique avec l'azote comme gaz vecteur. Cette mesure détecte l'hydrogène sous toutes ses formes de liaison possibles : l'hydrogène résiduel et l'hydrogène lié chimiquement (par ex. dans un hydrure) sont libérés et détectés à ces températures. Teneur en hydrogène diffusible et résiduel La mesure exclusive en hydrogène résiduel peut être réalisée à des températures allant jusqu'à 1000 °C, par exemple avec le H-500 d'ELTRA. Dans ce four à tube de quartz à température contrôlée, l'échantillon reste solide pendant la mesure et l'hydrogène résiduel est extrait avec de l'azote comme gaz vecteur (fusion de gaz inerte). La teneur en hydrogène libéré est mesurée dans une cellule de conductivité thermique. Selon la nature chimique de l'échantillon et la température appliquée, seul l'hydrogène résiduel est détecté mais pas l'hydrogène chimiquement lié. L'analyse de la teneur en hydrogène diffusible est un véritable défi. A l'aide d'un dispositif de prélèvement spécial, un échantillon est prélevé sur de l'acier en fusion et refroidi lentement à la température ambiante. L'hydrogène libéré est recueilli dans le dispositif d'échantillonnage qui est ouvert à l'aide d'un perforateur. Lorsque le dispositif d'échantillonnage à froid est ouvert, l'hydrogène collecté est rincé avec le gaz porteur à température ambiante et mesuré dans une cellule de conductivité thermique.