氧、氮两种气体分子在分子筛表面上的扩散速率不同，直径较小的气体分子（o2）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔，直径较大的气体分子（n2）扩散速率较慢，进入碳分子筛微孔较少。利用碳分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异，导致短时间内氧在吸附相富集，氮在气体相富集，如此氧氮分离，在psa条件下得到气相富集物氮气。
氮气发生器在各个领域中得到了广泛的应用：
1. 半导体制造业
制造半导体过程中，需要用大量的高纯度氮气。氮气发生器可以在不使用气瓶的情况下，产生高纯度氮气，适用于半导体制造中的压制、光刻、清洗和治疗等过程。
2. 化学品制造业
在化学制造过程中，需要制备具有特殊用途的化学品，需要纯度高、质量稳定的氮气。氮气发生器可以在较短时间内，提供大量的高质量氮气，适用于溶剂回收、化学反应、脱水等过程。
3. 食品包装业
食品储存、保鲜和包装均需要高纯度氮气。氮气发生器可以使氧气充分排除出包装袋内，有效地延长食物的保鲜期。使用高纯度氮气，可以将食品包装氧气含量降至一定水平，从而使得食品并不会变质。
4. 果园、畜牧业及花卉产业
在果园、畜牧业及花卉产业，需要用到大量空气来水分和处理空气中的有害物质，如甲醛、二氧化碳等。氮气发生器可以很好地处理空气中的这些成分，保障作物的正常生长。