氮氣發生器的制氮原理主要基于變壓吸附（PSA）技術或膜分離技術。

變壓吸附技術利用了氣體在不同壓力下于吸附劑表面吸附和解吸特性的差異。空氣中的氮氣和氧氣等組分在特定吸附劑上的吸附能力不同，通過壓力的周期性變化，實現氮氣與其他氣體的分離，從而得到高純度的氮氣。

膜分離技術則是依據不同氣體透過特制膜材料的速率差別。在壓力驅動下，空氣中的氧氣、水蒸氣等較快透過膜，而氮氣相對較慢透過，從而在膜的一側富集得到高純度氮氣。

化學分析領域 

氣相色譜（GC） 

在氣相色譜分析中，氮氣是常用的載氣。氮氣發生器產生的高純度氮氣（通常純度可達 99.999% 以上）能夠確保色譜柱內的氣體流動穩定且純凈。

高效液相色譜（HPLC） - 聯用技術 

在一些 HPLC 與其他技術（如質譜聯用，HPLC - MS）的應用中，氮氣用于干燥和霧化流動相，輔助樣品離子化過程。氮氣發生器提供的氮氣可以有效去除流動相中的水分，避免水分對質譜檢測產生干擾，提高檢測的靈敏度和準確性。 

元素分析

在使用化學發光法或其他方法進行元素分析（如總氮、總碳分析）時，氮氣可作為吹掃氣體或反應氣體。

材料科學領域

材料制備

在制備納米材料（如納米金屬顆粒、納米氧化物）時，氮氣發生器提供的惰性氮氣環境可以防止材料在高溫合成過程中被氧化。

材料表面處理 

在材料表面改性過程中，如物理氣相沉積（PVD）或化學鍍，氮氣可以作為反應氣體參與形成氮化物涂層。

生物與生命科學領域 

細胞培養

在細胞培養過程中，氮氣用于調節培養箱內的氣體環境。通常，細胞培養需要精確控制氧氣、二氧化碳和氮氣的比例，以模擬體內的生理環境。

生物樣本保存 

對于生物樣本（如組織樣本、DNA 樣本、蛋白質樣本）的長期保存，氮氣可以用于創造惰性的儲存環境。通過向樣本儲存容器中充入氮氣，可以置換出其中的氧氣，減少樣本的氧化和降解。 

物理實驗領域 

低溫物理實驗 

在一些涉及低溫環境的物理實驗中，如超導材料研究，氮氣可用于預冷和輔助制冷。雖然液氮在低溫實驗中更為常見，但氮氣發生器產生的氮氣可以在實驗裝置的預冷階段發揮作用，降低實驗裝置的溫度，為進一步使用液氮或其他低溫制冷劑創造條件。