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Hiden HPR-20 OEMS 電化學線上逸出氣體質譜分析系統
HPR-20 OEMS－電化學線上逸出氣體質譜分析系統
即時連續分析電池與電化學反應所產生的氣體與蒸氣
Hiden HPR-20 OEMS 是專為Online Electrochemical Mass Spectrometry 所配置的即時氣體分析系統，可連續監測電化學反應產生的 Evolved Gases 與 Vapours。
透過超低流量 QIC-ULF Sampling Inlet，可將氣體訊號與 Applied Potential、Current 及 Reaction Time 對照，特別適合 Battery、Fuel Cell、CO₂ Reduction 與 Electrocatalysis 研究。
HPR-20 OEMS 系統概述
直接觀察電化學反應過程實際生成的氣體與揮發性產物。
傳統 Electrochemical Measurement 通常透過 Current、Potential、Capacity 或 Impedance 推測反應過程，但無法直接判斷反應期間究竟生成哪些氣體或揮發性副產物。
HPR-20 OEMS 將即時 Mass Spectrometry 與電化學量測結合，可在電位或電流變化的同時持續追蹤氣體生成訊號，協助研究 Reaction Mechanism、Side Reaction、Electrolyte Decomposition 與材料劣化。
系統使用 Hiden QIC-ULF Quartz-Lined Ultra-Low-Flow Sampling Inlet，可進行 Headspace Sampling，亦可連接適合的 Electrochemical Cell，例如 EL-CELL 類型的研究平台。
QIC-ULF 超低流量取樣介面
降低取樣對小體積 Electrochemical Cell 與 Headspace 環境造成的影響。
Ultra-Low-Flow Real-Time Sampling
QIC-ULF（Quartz Inert Capillary Ultra Low Flow）採用石英內襯超低流量取樣設計，可直接連接 Cell Headspace 或電化學反應系統。
取樣介面最高操作溫度可達 200°C，對多數常見氣體與蒸氣，包括 Water Vapour，可提供小於 3 秒的 Response Time。
超低流量設計特別適合容量有限的電池與 Electrochemical Cell，可在進行長時間氣體分析的同時，降低 Sampling Flow 對原始 Cell Environment 的干擾。
標準與 3F Triple Filter 配置
依研究靈敏度、Abundance Sensitivity 與樣品腐蝕性選擇分析器配置。
Standard 200 amu
標準 HPR-20 OEMS 配置 200 amu Mass Range，Detection Capability 可低於 100 ppb，適合多數電化學與電池產氣研究。
3F Series 300 amu
選配 Triple-Stage Mass Filter，可將 Detection Level 延伸至約 5 ppb，並提升 Abundance Sensitivity 與抗污染能力。
何時需要 3F Series？
當研究需要在高濃度背景中分析極低濃度副產物，或樣品含有 Corrosive / Condensable Species 時，3F Triple Filter 架構具有更高的分析價值。
其主要優勢包含更佳 Abundance Sensitivity、更低 Detection Level，以及較佳 Contamination Resistance。
主要特色 Features
從超低流量取樣、痕量分析到電化學資料整合。
- Online Electrochemical Mass Spectrometry
- Continuous Evolved Gas & Vapour Analysis
- QIC-ULF Ultra-Low-Flow Sampling
- Sampling Inlet 最高約 200°C
- Response Time 小於 3 秒
- Headspace Sampling
- Standard 200 amu System
- Standard Detection Capability <100 ppb
- Optional 3F 300 amu Triple Filter
- 3F Detection Level 可達約 5 ppb
- QGAsoft Quantitative Gas Analysis
- MASsoft Professional Data Integration
HPR-20 OEMS 關鍵規格
依 Hiden 現行 HPR-20 OEMS 官方產品資料整理。
| Analysis Technique | Online Electrochemical Mass Spectrometry（OEMS） |
|---|---|
| Sampling Inlet | QIC-ULF Quartz-Lined Ultra-Low-Flow Inlet |
| Maximum Inlet Temperature | 最高約 200°C |
| Typical Response Time | 多數常見氣體與蒸氣小於 3 秒 |
| Standard Mass Range | 200 amu |
| Standard Detection Capability | 低於 100 ppb |
| Optional 3F System | 300 amu Triple-Stage Mass Filter |
| 3F Detection Level | 可達約 5 ppb |
| Quantitative Software | QGAsoft |
| Instrument Software | MASsoft Professional |
鋰電池與能源材料研究
直接觀察 Charge / Discharge 過程中的 Gas Evolution 與副反應。
鋰離子電池在 Formation、Charging、Discharging、Overcharge 或材料劣化過程中，可能產生 CO₂、CO、H₂、CH₄、C₂H₄ 與其他 Volatile Species。
這些氣體可能與 Electrolyte Decomposition、SEI / CEI Formation、Electrode Side Reaction 與材料失效機制有關。
HPR-20 OEMS 可透過低流量取樣連續追蹤 Gas Evolution，並將氣體訊號與 SOC、Voltage、Current 或 Cycle Time 對照，有助於建立電化學訊號與真正化學反應之間的關係。
CO₂ 電還原與電催化研究
將電位變化直接與氣態 Reaction Product 的生成行為連結。
CO₂ Reduction
即時追蹤 CO、H₂、CH₄ 與其他揮發性產物，評估 Catalyst Activity、Selectivity 與 Reaction Potential。
Hydrogen Evolution
分析 HER 過程中的 H₂ Generation，並與 Applied Potential 或 Current Density 對照。
Oxygen Evolution
量測 OER 過程中的 O₂ Evolution，研究催化活性、穩定性及副反應。
Fuel Cell Studies
研究 Fuel Cell Reaction Products、Catalyst Degradation 與副反應產生的氣態 Species。
典型研究應用
適用於需要將 Electrochemical Signal 與 Gas Evolution 即時對照的研究。
Lithium-Ion Batteries
研究充放電、Formation、SEI / CEI、Electrolyte Decomposition 與循環過程中的 Gas Evolution。
Next-Generation Batteries
適用於 Lithium Metal、Solid-State 與其他新型 Battery Chemistry 的副反應氣體研究。
CO₂ Electroreduction
分析 CO₂RR 中 CO、H₂、CH₄ 等氣態產物的電位依賴性。
Fuel Cells
研究 PEM Fuel Cell 與其他燃料電池系統中的氣體反應與 Catalyst Degradation。
Water Electrolysis
即時分析 HER / OER 的 H₂ 與 O₂ Evolution。
Electrocatalysis
將 Reaction Product 與 Applied Potential、Current 及 Reaction Time 即時關聯。
QGAsoft 與 MASsoft Professional
即時定量分析並整合 Potentiostat 或其他外部實驗資料。
HPR-20 OEMS 搭配 Hiden QGAsoft 與 MASsoft Professional。
QGAsoft 可進行 Real-Time Quantitative Gas & Vapour Analysis，連續分析最多 32 Species，濃度顯示範圍可由 0.1 ppm 至 100%。
MASsoft Professional 則負責 Mass Spectrometer Control、Data Acquisition 與 External Device Integration，可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 控制儀器，並透過 External I/O 將 Potentiostat 或其他設備訊號與質譜資料同步整合。
- Real-Time Mass Spectrum
- Multiple Ion Detection
- Quantitative Gas Analysis
- Up to 32 Species
- 0.1 ppm to 100% Concentration Display
- Potentiostat / External Signal Integration
- USB 2.0 / RS232 / Ethernet
- Data Logging & Export
Hiden 電化學質譜應用影片
Mass Spectrometers for Electrochemistry Applications
恩詠有限公司－Hiden HPR-20 OEMS 電化學質譜系統規劃
OEMS 系統的實際分析效果不只取決於 Mass Spectrometer，本身的 Electrochemical Cell、Headspace Volume、Sampling Flow、Transfer Line、Temperature、Pressure 與 Potentiostat Integration 都會影響 Response Time 與定量結果。
恩詠有限公司可依客戶的電化學 Cell 型式、Battery Chemistry、分析氣體種類、預期濃度、Headspace Volume、Sampling Flow、工作溫度、Potentiostat 型號、Detection Limit、CO₂RR、HER、OER、Fuel Cell 與 Battery Gas Evolution需求，協助評估適合的 Hiden HPR-20 OEMS 系統配置。