本發(fā)明專利技術(shù)涉及表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的新方法及其測試裝置。本發(fā)明專利技術(shù)技術(shù)方案是高壓氫氣瓶、高壓氦氣瓶經(jīng)減壓閥(3)和減壓閥(4)接過濾器，經(jīng)閥門(6)分別與閥門(7)和閥門(14)連，閥門(7)與質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、閥門(9)連接，閥門(14)接壓力傳感器(13)、閥門(12)，并聯(lián)閥門(10)，接真空泵(11)，樣品室(18)與過濾器(16)、閥門(15)接，經(jīng)四通與閥門(14)和閥門(12)之間氣路接，測試系統(tǒng)主體部分被放置在恒溫箱(23)內(nèi)，樣品室(18)外套接加熱套(19)，光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)與數(shù)據(jù)采集卡(24)連接，數(shù)據(jù)采集卡(24)連接計(jì)算機(jī)(26)。本發(fā)明專利技術(shù)克服了誤差、不平衡和精度低等缺陷。本發(fā)明專利技術(shù)準(zhǔn)確和操作方便。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種儲(chǔ)氫材料性能檢測方法和設(shè)備，特別涉及一種表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的新方法及其測試裝置。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)化石能源的大量開采和利用導(dǎo)致能源供給緊張，以及氣候環(huán)境的惡化，因此， 替代能源載體的方案逐步引起關(guān)注。在此背景下，氫氣作為能源載體備受關(guān)注。盡管目前為止氫氣是唯一能夠?qū)崟r(shí)生產(chǎn)并且滿足我們能源需求的人造能源載體，但是氫氣的儲(chǔ)存還沒有令人滿意的解決。特別是對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用，其充裝次數(shù)，以及能源效率是需要考慮的重要因素，挑戰(zhàn)依然相當(dāng)巨大。目前，固態(tài)儲(chǔ)氫仍是儲(chǔ)氫研究的熱點(diǎn)。對(duì)于固態(tài)儲(chǔ)氫的所謂的金屬氫化物已被廣泛研究。盡管這些材料能夠提供高的體積儲(chǔ)氫密度，但是它們的重量儲(chǔ)氫密度依然很低，主要是因?yàn)橛懈呙芏鹊脑夭牧仙婕捌渲小Ｒ虼耍芯拷裹c(diǎn)向復(fù)雜金屬氫化物轉(zhuǎn)移，因?yàn)樗鼈儞碛懈叩闹亓績?chǔ)氫密度。盡管氫化物的形成機(jī)制，合成方法，以及放氫機(jī)制完全不同，但是對(duì)于應(yīng)用方面的要求都是一樣的，穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)在應(yīng)用中必須處于合適的范圍之內(nèi)。這些參數(shù)可以被不同的 摻雜物或者催化劑所影響。而研究其熱力學(xué)性質(zhì)就可以給我們提供一把理解其潛在過程的鑰匙。而描述氫化物熱力學(xué)參數(shù)的重要依據(jù)是壓力濃度等溫曲線(PCT曲線)。根據(jù)不同溫度條件下的吸放氫PCT曲線可以獲得儲(chǔ)氫材料吸放氫平衡壓peq，并進(jìn)而根據(jù)van’ tHoff方程式In—= —7，獲得重要熱力學(xué)數(shù)據(jù)反應(yīng)j含AHr和反應(yīng)熵ASr。Po ΚΙ κ在本專利技術(shù)之前，吸放氫PCT曲線主要通過Sieverts裝置獲得，但是Sieverts裝置存在如下缺點(diǎn)(I)總吸氫量的誤差是累積的；(2)如果樣品的吸放氫速度不是很快的話， 那么將很難在實(shí)驗(yàn)時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到平衡；(3)試驗(yàn)曲線中的數(shù)據(jù)點(diǎn)不夠密，不利于精確確定平臺(tái)壓，而測試點(diǎn)密度增加又會(huì)影響測試精度；(4)涉及到經(jīng)常對(duì)閥門進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，閥門的使用壽命短。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就在于克服上述缺陷，研制表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的新方法及其測試裝置。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的測試裝置，其主要技術(shù)特征在于高壓氫氣瓶(I) 和高壓氦氣瓶(2)分別通過管道與減壓閥(3)和減壓閥(4)連接，通過管道均與過濾器(5) 連接，再與閥門(6)連接，分別與閥門(7)和閥門(14)相連，其中閥門(7)與質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、閥門(9)連接，閥門(14)與壓力傳感器(13)、閥門(12)連接；上述兩條氣路并聯(lián)于閥門(10)，并最終與真空泵(11)相連；樣品室(18)與過濾器(16)、閥門(15)連接，通過四通與閥門(14)和閥門(12)之間的氣路連接；由質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、壓力傳感器(13)、過濾器(16)及閥門構(gòu)成測試系統(tǒng)主體部分被放置在恒溫箱(23)內(nèi)；樣品室(18)外套接加熱套(19);所有閥門與光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)相連，光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)與數(shù)據(jù)采集卡(24)數(shù)字輸出端相連，數(shù)據(jù)采集卡(24)連接計(jì)算機(jī)(26);質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、壓力傳感器(13)、溫度傳感器(20)、溫度傳感器(21)、溫度傳感器(22)通過電纜與數(shù)據(jù)采集卡(24) 模擬量輸入端口相連。本專利技術(shù)另一技術(shù)方案為表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的新方法，其主要技術(shù)步驟在于(I)首先對(duì)氣路系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，然后采用小球標(biāo)定法，在未放入樣品時(shí)，利用氫氣對(duì)系統(tǒng)氣路各部分的容積進(jìn)行標(biāo)定；(2)在樣品室未放入樣品時(shí)，通過流量控制計(jì)向樣品室充氫，等充到一定壓力后， 然后又通過流量控制計(jì)和真空泵向外界放氫，同時(shí)通過壓力傳感器和流量控制計(jì)獲得對(duì)應(yīng)吸放氫過程的系統(tǒng)的壓力變化和累積氫流量；(3)然后放入樣品，重復(fù)步驟(2)過程，同時(shí)通過監(jiān)控溫度傳感器，壓力傳感器和流量控制計(jì)獲得溫度，壓力和流量數(shù)據(jù)；(4)利用步驟(3)和步驟(2)獲得的數(shù)據(jù)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，計(jì)算樣品吸放氫摩爾量，然后以氫壓為縱坐標(biāo)，以樣品的吸放氫摩爾量為橫坐標(biāo)作圖獲得吸放氫PCT曲線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于通過質(zhì)量流量控制計(jì)，壓力傳感器，溫度傳感器相結(jié)合的方式，在未放置樣品和放置樣品時(shí)，分別對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行充放氫，同時(shí)監(jiān)控獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，利用MBWR狀態(tài)方程計(jì)算獲得測試過程樣品的累積吸放氫量，將其與對(duì)應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)作圖就可以獲得吸放氫PCT曲線，該方法檢測方便、實(shí)用，可操作性強(qiáng)，沒有復(fù)雜的閥門控制操作；并且提供的儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線檢測裝置結(jié)構(gòu)合理，實(shí)用。附圖說明圖I——本專利技術(shù)實(shí)施例中儲(chǔ)氫材料PCT曲線測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2——本專利技術(shù)實(shí)施例中儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的流程示意圖。圖3——通過本專利技術(shù)實(shí)施例測試獲得的儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)部件名稱如下高壓氫氣瓶(I)、高壓氦氣瓶(2)、減壓閥(3)、減壓閥(4)、過濾器(5)、閥門(6)、 閥門(7)、流量控制計(jì)(8)、閥門(9)、閥門(10)、真空泵(11)、閥門(12)、壓力傳感器(13)、 閥門(14)、閥門(15)、過濾器(16)、快速接頭(17)、樣品室(18)、加熱套(19)、溫度傳感器[20]、溫度傳感器(21)、溫度傳感器(22)、恒溫箱(23)、數(shù)據(jù)采集卡(24)、光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)、計(jì)算機(jī)(26)。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖I所示高壓氫氣瓶(I)和高壓氦氣瓶(2)分別通過管道與減壓閥(3)和減壓閥(4)連接，通過管道均與過濾器(5)連接，再與閥門(6)相連接，然后通過管道分別與閥門(7)和閥門(14)相連，其中閥門(7)與質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、閥門(9)相連，而閥門(14)與壓力傳感器(13)、閥門(12)相連；上述兩條氣路并聯(lián)于閥門(10)，并最終與真空泵(11)相連； 樣品室(18)通過管道與快速接頭(17)、過濾器(16)、閥門(15)連接，并通過四通與前述閥門(14)和閥門(12)之間的氣路相連；由質(zhì)量流量控制計(jì)(8)，壓力傳感器(13)、閥門(6)、 閥門⑵、閥門(9)、閥門(10)、閥門(12)、閥門(14)、閥門(15)、過濾器(16)所構(gòu)成測試系統(tǒng)主體部分被放置在恒溫箱(23)內(nèi)(圖中黑色線條方框)；樣品室(18)被放置在加熱套(19)中，以實(shí)現(xiàn)不同的測試溫度；閥門(6)、閥門(7)、閥門(9)、閥門(10)、閥門(12)、閥門(14)、閥門(15)可以是電動(dòng)閥，也可以是手動(dòng)閥，本專利技術(shù)實(shí)施例中為電動(dòng)閥，這些電動(dòng)閥通過電纜與光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)相連，而光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)與數(shù)據(jù)采集卡(24)數(shù)字輸出端相連，數(shù)據(jù)采集卡(24)插在計(jì)算機(jī)(26)機(jī)箱的PCI插槽中；質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、壓力傳感器(13)、溫度傳感器(20)、溫度傳感器(21)、溫度傳感器(22)通過電纜與數(shù)據(jù)采集卡(24)模擬量輸入端口相連，操作者通過安裝在計(jì)算機(jī)(26)的控制軟件完成對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的功能控制，繼而控制壓力和流量數(shù)據(jù)的采集，氣體流速大小的控制和電動(dòng)閥閥門(6)、 閥門(7)、閥門(9)、閥門(10)、閥門(12)、閥門(14)、閥門(15)開關(guān)切換。虛線表示連接電纜。測試裝置擁有兩個(gè)氣源，一個(gè)是氫氣用于吸放氫測試和容積標(biāo)定，一個(gè)是氦氣用于標(biāo)定樣品體積；測試裝置擁有一個(gè)真空泵，用于對(duì)系統(tǒng)抽真空，以及完成系統(tǒng)放氫；測試裝置主體部分放置在保溫箱中以維持恒溫，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的測試裝置，其特征在于高壓氫氣瓶(1)和高壓氦氣瓶(2)分別通過管道與減壓閥(3)和減壓閥(4)連接，通過管道均與過濾器(5)連接，再與閥門(6)連接，分別與閥門(7)和閥門(14)相連，其中閥門(7)與質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、閥門(9)連接，閥門(14)與壓力傳感器(13)、閥門(12)連接；上述兩條氣路并聯(lián)于閥門(10)，并最終與真空泵(11)相連；樣品室(18)與過濾器(16)、閥門(15)連接，通過四通與閥門(14)和閥門(12)之間的氣路連接；由質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、壓力傳感器(13)、過濾器(16)及閥門構(gòu)成測試系統(tǒng)主體部分被放置在恒溫箱(23)內(nèi)；樣品室(18)外套接加熱套(19)；所有閥門與光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)相連，光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)與數(shù)據(jù)采集卡(24)數(shù)字輸出端相連，數(shù)據(jù)采集卡(24)連接計(jì)算機(jī)(26)；質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、壓力傳感器(13)、溫度傳感器(20)、溫度傳感器(21)、溫度傳感器(22)通過電纜與數(shù)據(jù)采集卡(24)模擬量輸入端口相連。
【技術(shù)特征摘要】
1.表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的測試裝置，其特征在于高壓氫氣瓶(I)和高壓氦氣瓶(2)分別通過管道與減壓閥(3)和減壓閥(4)連接，通過管道均與過濾器(5)連接，再與閥門(6)連接，分別與閥門(7)和閥門(14)相連，其中閥門(7)與質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、閥門O)連接，閥門(14)與壓力傳感器(13)、閥門(12)連接；上述兩條氣路并聯(lián)于閥門(10)，并最終與真空泵(11)相連；樣品室(18)與過濾器(16)、閥門(15)連接，通過四通與閥門(14)和閥門(12)之間的氣路連接；由質(zhì)量流量控 制計(jì)(8)、壓力傳感器(13)、過濾器(16)及閥門構(gòu)成測試系統(tǒng)主體部分被放置在恒溫箱(23)內(nèi)；樣品室(18)外套接加熱套(19)；所有閥門與光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)相連，光電隔離驅(qū)動(dòng)模塊(25)與數(shù)據(jù)采集卡(24)數(shù)字輸出端相連，數(shù)據(jù)采集卡(24)連接計(jì)算機(jī)(26);質(zhì)量流量控制計(jì)(8)、壓力傳感器(13)、溫度傳感器(20)、溫度傳感器(21)、溫度傳感器(22)通過電纜與數(shù)據(jù)采集卡(24)模擬量輸入端口相連。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表征儲(chǔ)氫材料吸放氫PCT曲線的測試裝置，其特征在于樣品室(18)通過管道與快速接頭(17)連接，并與...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程宏輝，王昌龍，黃新，陳飛，張敬堯，王妹婷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：揚(yáng)州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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