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1、前言

新能源，又稱非常規能源，是指傳統能源之外的各種能源形式。指剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、氫能、化工能 (如醚基燃料)、核能等。2015 年 3 月 16 日，國家發改委、財政部、科技部等 23 個部委召開了針對戰略性新興產業發展的部際聯席會議。節能環保產業、生物產業、新能源產業、新材料產業、新能源汽車產業等七大產業已成為我國重點培育的戰略新興產業。在這些新能源行業中，分析儀器的使用是必不可少的。

2、分析儀器在儲氫行業中的應用

儲氫行業主要使用的儀器為電感耦合等離子體發射光譜 (ICP-AES)。

20 世紀 60 年代，材料王國里出現了能儲存氫的金屬和合金，統稱為儲氫合金 (hydrogen storage metal)。這些金屬或合金具有很強的捕捉氫的能力，它可以在一定的溫度和壓力條件下，氫分子在合金 (或金屬) 中先分解成單個的原子，而這些氫原子便 “見縫插針” 般地進入合金原子之間的縫隙中，并與合金進行化學反應生成金屬氫化物 (metal hydrides)，外在表現為大量 “吸收” 氫氣，同時放出大量熱量。而當對這些金屬氫化物進行加熱時，它們又會發生分解反應，氫原子又能結合成氫分子釋放出來，而且伴隨有明顯的吸熱效應。

儲氫合金的儲氫本領很大。相當于儲氫鋼瓶重量 1/3 的儲氫合金，其體積不到鋼瓶體積的 1/10，但儲氫量卻是相同溫度和壓力條件下氣態氫的 1000 倍，由此可見，儲氫合金不愧是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。采用儲氫合金來儲氫，不僅具有儲氫量大、能耗低、工作壓力低、使用方便的特點，而且可免去龐大的鋼制容器，從而使存儲和運輸方便而且安全。La、Ce 等稀土元素對儲氫合金吸氫性能和放電容量等性能有影響，且稀土元素發射譜線很多，利用 ICP-AES，可以準確測量 La、Ce 等稀土元素含量。

3、分析儀器在氫能行業中的應用

作為一種清潔能源，氫氣 (H?) 在燃料電池汽車中的應用是非常有前景的。在外國，許多氫能源汽車已經被開發出來，并已投放市場。在國內，政府也有一個雄心勃勃的計劃來發展氫能源，建造氫氣站，并鼓勵開發氫能車輛。氫氣的生產方法有很多，如電解水、煤炭氣化、天然氣蒸汽重整等。這些不同的氫氣生產方法中可能會將雜質引入到氫氣產品中。當氫氣在燃料電池中使用時，這些雜質可能會損壞電池，雜質 He、Ne、Ar 會稀釋氫氣濃度，而其他雜質會降低燃料電池的壽命。因此，氫氣中的雜質氣體檢測就顯得尤為重要。ISO-14687-2 規范和 SAE J 2719 標準檢測方法規定，氫氣中的雜質氣體檢測需要使用氣相色譜。

4、分析儀器在鋰電池行業中的應用

鋰離子電池由于具有高工作電壓、高能量密度、長循環壽命和環境友好等優點，被廣泛應用于 3C 數碼、電動工具、航天、儲能、動力汽車等領域。電解液是鋰電池的重要組成部分，主要由鋰鹽和有機溶劑組成，六氟磷酸鋰 (LiPF?) 是目前應用廣泛的鋰鹽，但其熱穩定性差、對水敏感，因此四氟硼酸鋰 (LiBF?)、二草酸硼酸鋰 (LiBOB)、二氟硼酸鋰 (LiDFOB) 等新型鋰鹽的開發也逐漸受到人們的重視。鋰鹽的性質和含量決定了電解液的基本電化學性能，如充放電效率、使用壽命、電池的儲存量等。

另外，溫度對電解液的電導率、穩定性也有著很大的影響，有研究發現，電解液中添加劑的使用可以有效的改善鋰離子電池的溫度循環性能，其中添加劑類型有酸酐類、氟代磺酸類等。

所以，確定電解液中鋰鹽及添加劑的含量，對研究鋰電池性能是非常有必要的，但鋰鹽及添加劑分子尺寸較大，在陰離子交換色譜柱上保留很強，本方法采用長度短、粒徑大的色譜柱，建立了離子色譜快速定量分析 LiPF?、LiBF?、LiBOB 和酸酐類添加劑的方法，此方法分析時間短、分離度好。

分析條件（鋰鹽檢測）

色譜柱：IonPac AG22 色譜柱，50mm×4mm I.D. 11μm

流動相：1.5mmol/L NaHCO?+1.5mmol/L Na?CO?

流速：1mL/min

柱溫：30℃

進樣體積：10μL

洗脫方式：等度洗脫

抑制器電流：13 mA

電解液中有機雜質的檢測，需要用高效液相色譜儀檢測。

超高效液相色譜法測定碳酸酯中的微量多元醇

鋰電池電解液多以碳酸酯類為溶劑，主要有 EC (碳酸乙烯酯)、PC (碳酸丙烯酯)、DMC (碳酸二甲酯)、DEC (碳酸二乙酯) 等鏈狀和環狀碳酸酯。碳酸酯的制備過程多有醇類物質參與，成品中難免有微量的多元醇雜質。多元醇類含量超標時，一方面會導致 SEI 膜的不穩定性，降低鋰離子的傳導性，降低電池的循環效率；另一方面，會與金屬鋰發生系列反應增大電池的不可逆容量。

分析條件

色譜柱：ACQUITY UPLC BEH Amide 1.7μm，2.1×150mm

流動相：乙腈：水 = 35:60:5 (v/v/v)

檢測器：示差折光檢測器

流速：0.2mL/min

柱溫：38℃

進樣量：5μL

參考譜圖

5、分析儀器在生物燃料行業中的應用

生物燃料是由生物質原料 (如植物、藻類和工農業廢棄物或動物排泄物) 生產的可再生燃料。必須檢測生物燃料合成過程中產生的雜質并使用分步純化過程將其從成品中去除。生物燃料產品可直接使用，或與其他烴類燃料和添加劑混合，以生產符合法規規范的成品燃料。

原油儲備不斷減少，伴隨著價格上漲和環境問題，人們對使用可再生燃料的興趣越來越大。由廢棄的農業或林業材料生產的生物燃料可以緩解這個問題，因為它們避免了從糧食作物生產中轉移資源。然而，通過對這些廢料進行高溫處理而產生的油，含有大量的含氧化合物，導致了一些不理想的特性，如高粘度和腐蝕性。一些催化劑可以通過去除含氧官能團來提升這些油，而這些催化劑的檢測就需要用到高效液相色譜。

催化劑中常用的為愈創木酚 (鄰甲氧基苯酚)，愈創木酚的分析需要使用高效液相色譜法。

分析條件（愈創木酚檢測）

色譜柱：C18 色譜柱

流動相：乙腈：0.5% 水 = 40:60 (v/v)

檢測器：UV200nm

流速：1mL/min

柱溫：20℃

進樣量：10μL

6、分析儀器在半導體和電子元件行業中的應用

半導體是現代電子產品的核心，用于從智能手機到汽車的所有領域。隨著半導體行業的發展，設備變得越來越小、更快、更可靠、更強大。然而，隨著組件縮小到單納米級，控制污染物和雜質變得越來越重要，因為即使是超痕量污染物也會降低制造產量，導致產品可靠性問題或導致產品故障。超痕量污染物主要使用 ICP-MS 和元素分析儀檢測，而晶片清洗液的殘留則需要使用高效液相色譜。

半導體晶片的清洗液由清洗母液溶于去離子水組成，其中清洗母液包括：聚丙烯酸：5~20%、檸檬酸：25~30%、乙二胺四乙酸 (EDTA):55~65%，適用于半導體晶片的銅布線制程中 CMP 平面化步驟之后，馬上將晶片浸泡于清洗液中：由于在銅 CMP 步驟后緊接著就增加了一個晶片表面處理步驟，先對晶片表面的 CuO 進行較為徹底的去除，使得銅 CMP 步驟及其后的阻擋層沉積步驟之間的等待時間可無限制延長，因此給生產帶來了極大便利，同時還對于防止 VM 降低創造了有利條件，進而使 MOS 器件柵極氧化層可靠性得到改善，提高了成品率。

其中，檸檬酸和乙二胺四乙酸的檢測，就需要用高效液相色譜。

乙二胺四乙酸（EDTA）的檢測

分析條件

色譜柱：C18 色譜柱

流動相：乙腈：水 (v/v)（含有 0.02mol/L 四丁基溴化銨和 0.03mol/L 乙酸鈉緩沖液）

檢測器：UV254nm

流速：1mL/min

柱溫：30℃

進樣量：10μL

檸檬酸檢測

分析條件

色譜柱：C18 色譜柱

流動相：甲醇：0.1% 磷酸水 = 20:80 (v/v)

檢測器：UV210nm

流速：1mL/min

柱溫：30℃

進樣量：10μL

7、總結

新能源產業中分析儀器使用比重較大，但主要以 ICP-AES、ICP-MS、GC-MS、拉曼光譜、紅外光譜等光譜和質譜為主，液相色譜的應用較少。液相色譜主要應用在新型電池的電解液、生產過程中的有機 / 無機雜質分析等。

新能源行業應用液相色譜匯總

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操作指南：離子色譜檢測鋰鹽的前處理視頻、超高效液相色譜儀（UPLC）操作細則、色譜柱活化與維護教程；

拓展數據：各檢測物質的線性方程（R2≥0.999）、檢出限 / 定量限報告、實際樣品加標回收率數據（85%-98%）；

附錄文件：儀器選型推薦表（含 ICP-AES、HPLC 型號）、耗材訂貨清單（色譜柱、試劑、濾膜編碼）、行業標準原文節選。

下載通道

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