摘要
本应用方案介绍了使用 700 Micro GC 微型气相色谱分析 CO2 还原气体产物的方法。该方案可用于评估 CO2 还原反应的催化过程，可分析氢气 H2、氧气 O2、氮气 N2、一氧化碳 CO、甲烷 CH4、二氧化碳 CO2、乙烷 C2H6、乙烯 C2H4 和水 H2O等组分。
引言
随着气候变化问题的日益严重，实现碳中和、减少二氧化碳排放已成为国际社会共同关注的焦点。二氧化碳还原作为一种潜在的减排手段，具有巨大的发展潜力。这个过程的目的是将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料，如甲醇、乙醇、甲烷等。这些产品可以作为能源替代品，有助于减少对传统化石燃料的依赖，同时降低温室气体排放。二氧化碳还原的方法有多种，包括电催化、光催化、热催化和生物催化等。随着技术的不断进步和成本的降低，二氧化碳还原有望在实际生产中得到广泛应用，为实现可持续发展贡献力量。
实验部分
仪器配置为双通道微型气相色谱，两个通道分别独立运行，一次进样并行分析。通道一配置 MS-5A 色谱柱和预柱反吹，用于分析 H2、CH4 和 CO，同时此通道也可以分析 O2 和 N2。预柱反吹保护 MS-5A 色谱柱免受水分、CO2 以及其他污染物的污染。通道一配置 Rt-Q-BOND PLOT 色谱柱，可以用于分析 CO2、C2H4、C2H6，同时此通道也可以分析C3H6、C3H8 和 H2O。
表 1. 仪器配置及方法
| 通道序号 | A | B |
| 检测器类型 | µTCD | µTCD |
| 通道类型 | 10 m MS-5A, 反吹 | 10 m Rt-Q-BOND PLOT, 直通 |
| 载气类型 | 氩气 Argon | 氢气 Hydrogen |
| 柱头压力 | 13 PSI | 5 PSI |
| 柱箱温度 | 50 °C | 60 °C |
| 进样时间 | 300 ms | 50 ms |
| 泵运行时间 | 10 s | |
| 运行时间 | 5min | |
表 2. 标气组分和浓度
| 组分 Compound | 浓度 Concentration |
| 氢气 Hydrogen | 500 ppm |
| 氧气 Oxygen | 505 ppm |
| 氮气 Nitrogen | 余量 |
| 甲烷 Methane | 503 ppm |
| 一氧化碳 Carbon monoxide | 504 ppm |
| 二氧化碳 Carbon dioxide | 499 ppm |
| 乙烯 Ethylene | 504 ppm |
| 乙烷 Ethane | 504 ppm |
| 丙烯 Propylene | 501 ppm |
| 丙烷 Propane | 504 ppm |
表 3 为10 次标准气体样品运行的重现性结果，所有组分的 RT RSD% 低于 1%，峰面积RSD% 低于 3%。
表 3. 标气10次运行重复性
| 组分 Compound | 通道 Channel | RT (min) | RT RSD% | Area (mV × s) | Area RSD% |
| 氢气 Hydrogen | 1 | 1.6774 | 0.04% | 5271.98 | 0.69% |
| 氧气 Oxygen | 1 | 2.0419 | 0.06% | 578.96 | 1.49% |
| 氮气 Nitrogen | 1 | 2.3391 | 0.07% | 1022171.00 | 0.19% |
| 甲烷 Methane | 1 | 3.6592 | 0.09% | 869.26 | 1.91% |
| 一氧化碳 Carbon monoxide | 1 | 4.9732 | 0.12% | 443.70 | 2.27% |
| 二氧化碳 Carbon dioxide | 2 | 0.6794 | 0.07% | 4989.14 | 1.35% |
| 乙烯 Ethylene | 2 | 0.8091 | 0.05% | 5527.87 | 1.54% |
| 乙烷 Ethane | 2 | 0.9233 | 0.07% | 5670.28 | 1.39% |
| 丙烯 Propylene | 2 | 2.5293 | 0.07% | 5993.52 | 1.22% |
| 丙烷 Propane | 2 | 2.8844 | 0.11% | 5865.13 | 1.72% |
图1 通道一 10 m MS-5A, 反吹，分析H2、O2、N2、CH4、CO
图2 通道二 10 m Rt-Q-BOND PLOT，分析CO2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8
结果
本文显示了用 700 Micro GC 微型气相色谱仪分析 CO2 还原气体产物的适用性。用标样气体的 10 次连续分析评估了定量精度，其中保留时间重现性低于 1%，峰面积重现性低于 3%，证明仪器具有出色的性能，能够实现可靠的 CO2 还原气体产物定性和定量分析。调整仪器参数和方法可以使目标组分在 2-3 分钟完全洗脱以加快分析速度。
讨论
需要指出的是永久性气体分析通常要使用 MS-5A 色谱柱来完成，这种色谱柱对永久性气体都有极好的分离能力，但是在常规条件下水和二氧化碳上很容易吸附，所以一般都需要增加预柱反吹，另外需要在高温下烘烤再生。如反应产物中不需要很好的分离 O2 和 N2，另一个可选方案是使用 COX 色谱柱。一根色谱柱就可以分离H2、CO、CH4、CO2，同时也可以分析H2O、C2H6、C2H4等组分，但是出峰时间较晚。
图3 1 m COX，反吹，分析H2、CO、CH4、CO2
地震通常与活动断裂带中的地球化学变化有关，这些变化来自于发震过程中岩石圈中排出到地表的气体，可以在温泉中观察到气泡和溶解气体，通常包括氦、氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、轻质烃类和硫化氢等，是监测地震活动的关键指标。
700 Micro GC 微型气相色谱能监测到ppm级别的浓度组分，双独立通道并行运行，在6分钟内完成分析。氦气与氢气分离清晰，保留时间间隔大于5s。
仪器配置如下：
通道一：氩气载气，反吹进样器，MS-5A色谱柱，分析氦气、氖气、氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳等。
1 He 2 Ne 3 H2 4 O2 5 N2 6 CH4 7 CO
通道二：氦气载气，直通进样器，PLOT-U色谱柱，分析二氧化碳、轻质烃类、硫化氢等。
1 永久气体 2 CO2 3 H2S
700 Micro GC 微型气相色谱用于温泉气体分析分为在线型和便携型，均内置以上两种配置的微型气相色谱模块，可以快速准确的对温泉气体进行分析，为地震的短临监测提供数据支持。
锂离子电池在电池循环或存储过程中因电解液与正负极接触等原因发生化学反应产生气体导致电池胀气，或者可能因电解液中的高含量水分发生电解反应等原因导致电池产气鼓胀，都会带来极大的安全隐患。
电池衰退过程中产生的气体主要成分有H2、CO、CO2 等永久性气体以及 CH4、C2H4、C2H6 等烷烃类气体，采用700 Micro GC 微型气相色谱可以在2分钟之内快速完成全部分析。
仪器使用微型热导检测器（μTCD/MEMS）,检出限为1PPM。
通道一分析永久性气体氢气，氧气，氮气，甲烷，一氧化碳等组分
通道二分析二氧化碳、乙烯，乙烷，乙炔等组分
通道三分析C3-C5 以及 C6/C6+ 烃类等组分
通道四分析C3-C5 烃类等组分
