Ballooning helium costs keeping you up at night? Try Hydrogen and Nitrogen as Alternative Carrier Gases

Význam tématu

Rostoucí nedostupnost a cena helia ohrožují každodenní provoz plynové chromatografie. Laboratoře hledají cesty ke snížení spotřeby helia, prodloužení životnosti lahví a případnému přechodu na alternativní carrier gasy bez zásadní ztráty analytické výkonnosti.

Cíle a přehled studie

Publikace představuje komplexní průvodce strategií pro boj s nedostatkem helia:

• využití úsporného režimu Gas Saver a Helium Conservation Module,
• rozhodovací strom pro výběr carrier gas (He, H2, N2),
• postupy migrace stávajících metod na vodík nebo dusík,
• bezpečnostní a analytické aspekty použití H2 v GC/MS systémech.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzy byly provedeny na GC systémech Agilent 7890B, 8860 a 8890 v kombinaci s MSD detektory, řízené datovými systémy ChemStation, OpenLab či MassHunter. Klíčový je Helium Conservation Module (5. gen. EPC) integrovaný do Sleep/Wake funkcí GC, modul pro automatickou přepínací armaturu mezi He a N2, volitelný 3směrový ventil pro starší systémy a H2 senzory pro detekci úniků.

Hlavní výsledky a diskuse

Úsporné režimy přinesly dramatické snížení spotřeby helia (až čtyřnásobné prodloužení životnosti lahví). Chromatografie a MS tuning zůstaly srovnatelné:

• FID analýzy (např. ethanol v benzínu podle ASTM D4815) bez změn retence po nočním přepnutí na dusík,
• MS tune plně obnoveno do 15 minut po přechodu z N2 na He,
• kvantitativní výsledky pro glyceriny (ASTM D6584) při H2 či N2 odpovídají standardu s rozdílem <0,002 %.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace úsporných a alternativních carrier gas přináší:

• nízké provozní náklady díky nižší spotřebě a levnějším plynům,
• odolnost proti výpadkům dodávek helia,
• minimální potřebu převalidace existujících metod při zachování stejného hold-up času,
• bezpečnostní výhody dusíku a přiměřené bezpečnostní postupy pro H2.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší rozšíření vodíkových generátorů s integrovanou filtrací H2 a O2, rozvoj softwarových nástrojů pro automatický převod metod (Method Translation Software, OpenLab CDS), zvýšený zájem o dvourozměrnou GC s dusíkem pro komplexní matrice a prohlubování automatizace úsporných režimů ve všech moderních GC platformách.

Závěr

Boj s nedostatkem helia spočívá v kombinaci úsporných módů, přechodu na levnější a běžně dostupné carrier gasy, a promyšlené migraci metod. Dusík nabízí neutrální, snadno dostupnou alternativu pro rutinní analýzy; vodík je ideální pro vysoce náročné metody, musí být však doprovázen přísnými bezpečnostními postupy a validací.

Reference

1. SINNOTT Mark. How to Combat the Helium Shortage, Agilent Technologies, DE44498.5264467593, November 19, 2021
2. ASTM D4815 – Standard Test Method for Determination of Ethanol in Gasoline by Gas Chromatography
3. ASTM D6584 – Standard Test Method for Determination of Free and Total Glycerin in Biodiesel Fuel by Gas Chromatography
4. Agilent Hydrogen Safety Guide, Agilent Technologies.