無色無臭で肉眼では見えない水素は、シンプルでありながら非常に有用な化学元素です。宇宙には豊富に存在し、星、水、人体の原子など、あらゆる物質の約75%を占めています。水素は広く入手可能ですが、その化学元素を単離するのは容易ではありません。そこで、水素ガス発生器が活躍します。

水の電気分解によるH2Oの分解

地球上では、水（H2O）は最も手軽な水素源の一つです。この液体は、2つの水素原子と1つの酸素原子が共有結合で繋がった構造をしています。ほとんどの水素ガス発生器は、この共有結合を切断し、水の電気分解と呼ばれるプロセスを用いてH2O分子を分解します。

電気で駆動するこれらの装置は、ポリマー電解質膜（PEM）によって分離された陽極触媒と陰極触媒を備えた電解セルを備えています。電解セルに一定の電圧を印加すると、一連の反応が引き起こされます。酸素原子は陽極触媒に引き寄せられ、水素原子は陰極触媒に移動します。この原子分離プロセスにより、ガス発生装置はほぼ瞬時に純粋で高品質の水素を生成することができます。

すべての水素ガス発生器は、実験室基準のガスを生成するように設計されていますが、純度はモデルによって異なります。純度が重視される用途には、プラチナ触媒が使用されます。このレベルの発生器は、最高99.9995%の純度の水素を生成できます。

水素ガス発生器の用途

水素ガス発生器の仕組みとそれが研究室のスタッフにもたらす利点について詳しく理解できたので、次はさまざまな用途を見てみましょう。

  • 食品詐欺への取り組み

米国食品医薬品局（FDA）は、食品偽装が食品業界に年間400億ドルもの巨額の損害を与えていると推定しています。水素発生器は、食品の原産地を追跡し、真正性を判断するために使用されるクロマトグラフにガスを供給します。可視分光法と並んで、ガスクロマトグラフィーは、世界的な食品偽装問題への取り組みに用いられる複数の分析技術の一つです。

  • 毒物学レポートの作成

法医学者は、毒物学報告書の作成に使用されるガスクロマトグラフを作動させるために水素発生器を活用しています。この高度な装置は、サンプルから個々の元素を分離し、アルコール、薬物、毒物、その他の物質の特定に使用されます。

  • 石油・ガス精製

ガスクロマトグラフィーは、サンプル中の汚染物質の検出から最終製品の品質分析まで、石油・ガス業界で広く利用されています。この分析技術は、サンプルを個々の成分に分離し、分子指紋を生成するために使用されます。得られたデータは、製油所の操業監視、品質管理分析、そして収率の最大化に活用されます。