氫氣機於健康領域越來越受到全球的關注。在眾多氫氣生產技術中，PEMWE（Proton Exchange Membrane Water Electrolysis，質子交換膜水電解）因具備高效能、快速啟動和無碳排放的優勢而成為主流選擇。PEMWE 利用質子交換膜技術進行水電解，氫氣在離開陰極時通常會攜帶水氣。為了提升使用者體驗，氫氣機通常會配置集水瓶來收集水氣，確保氫氣乾燥舒適。
一、PEMWE 氫氣產生的原理
PEMWE 系統透過純水電解來生產氫氣和氧氣，整個反應過程如下：
陽極（氧化反應，OER）：2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻
陰極（還原反應，HER）：4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂
透過質子交換膜，氫離子由陽極遷移至陰極並與電子結合形成氫氣，而氧氣則由陽極排出。然而，由於 PEMWE 的運作特性，氫氣在離開陰極時通常會攜帶水氣。
二、氫氣出口水氣的形成原因
在 PEMWE 運作過程中，氫氣出口出現水氣並非異常，而是由多種因素共同作用導致。
氫氣飽和水氣：
氫氣機使用液態水作為反應物，當氫氣生成時會在水中上升，並在接觸水面後達到飽和狀態，核心通常是在 50～80°C 的操作溫度下，水蒸氣分壓增加，使氫氣含水量上升。
氣泡夾帶現象：
氫氣以氣泡形式在觀察視窗或水箱從水中冒出逸出，當氣泡在水面破裂時，會夾帶微小水滴進入氫氣流中，形成水氣。
膜本體水滲透性：
氫離子在通過膜時可能會攜帶部分水分子，因此氫氣出口含有水氣。
操作壓力與流速：
氫氣流速過高或壓力變化過大時，水滴容易被拖曳進入氣流，導致出口水氣增加。
這是質子交換膜材料的固有特性，無法完全避免，但可透過系統設計加以控制。
三、集水瓶的必要性及功能
為了減少氫氣出口的水氣含量，氫氣機配件通常會給予集水瓶。其主要功能包括：
冷凝水氣，降低濕度：
集水瓶透過降溫或壓力變化使水蒸氣冷凝成液態水，降低氫氣濕度，提升乾燥度。
提升使用者感受：
濕潤的氫氣可能導致吸入時感到不適，乾燥氫氣能提升使用體驗及舒適度。
四、集水瓶多餘水分的去除：
集水瓶通常為密封連接設計，設有兩個接口：一個進口和一個出口。氫氣攜帶的水氣進入後，水分會冷凝並收集在瓶中。當水瓶中的水達到一定水位時，使用者可以手動打開瓶蓋，將多餘水倒出，維持系統的正常運作與氫氣乾燥度。集水瓶的排水頻率應視氫氣使用量及環境溫度而定，建議定期檢查。
結論：水氣的控制提升體驗
PEMWE技術產氫過程中水氣的形成是自然現象，而集水瓶的設置則是確保氫氣吸入的體驗。對於氫健康機應用於人體，更需注重水氣的去除，以避免水氣對吸入氫氣的安全性及舒適度產生影響。透過適當的設計和維護，能提升氫氣品質。
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