CN103115649A - 金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法及装置。本发明属于氢气检测技术领域。金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法，过程包括：1)数据处理器中输入金属氢化物储存/释放氢气量与温度/压力的关系数据；2)测量金属氢化物储氢器充氢/放氢压力、累计流量、储氢器温度；3)计算可储存/释放的氢气量；4)显示可储存/释放氢气量。金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，数字压力表、数字流量计、温度传感器通过电路与数据处理器相连，数字压力表、数字流量计与储氢器进口和出口相连接，温度传感器与储氢器相连接。本发明具有测量简单，使用方便，快捷高效，数据可靠，成本低，适用范围广等优点。
Description
技术领域
本发明属于氢气检测技术领域，特别是涉及一种金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法及装置。
背景技术
目前，氢气的储存方式有很多，包括：1)高压氢气瓶法；2)低温液化氢法；3)金属氢化物固态储氢法。高压氢气瓶法和低温液化氢法都存在使用和运输过程中成本大、安全性差等缺点的；金属氢化物固态储氢法是利用储氢合金在一定的温度和压力条件下可逆的吸收/释放氢气这一特性来储存氢气，它具有释放的氢气纯度高(99.999％)，体积储氢量大，安全性好，寿命长等优点，是目前较为理想的储氢方法，已在燃料电池、氢能汽车，可再生能源储能等诸多领域普遍应用。
金属氢化物储氢器在使用过程中需要实时测量可储存/释放氢气量，由于金属氢化物储氢器是固态储氢，储氢量与外部压力没有直接关系，所以无法象高压气瓶一样通过压力检测得到储氢器中可储存/释放的氢气量。专利ZL02125832.5公开了一种间接的金属氢化物储氢器剩余氢气量检测方法，它是利用与燃料电池连接时测量燃料电池的发电量来反算在金属氢化物储氢器中的剩余氢气量，该测量方法间接(需设定燃料电池耗氢效率)，误差较大，尤其是当储氢系统不连接燃料电池时，金属氢化物储氢器的可储存/释放氢气量无法检测。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法及装置。
本发明基于以下原理：
金属氢化物储氢器充氢或放氢时，可充或可放的最大氢气量是压力和温度的函数，即
Vmax＝f(P，T)
测量金属氢化物储氢器的压力和温度即可计算当时金属氢化物储氢器的可充或可放的最大氢气量Vmax，再根据氢气流量计当时所测的累积已充或已放氢气量Vt，金属氢化物储氢器的可充或可放氢气量ΔVt可用以下公式计算获得：
ΔVt＝Vmax-Vt＝f(P，T)-Vt
其中
P---金属氢化物储氢器的压力
T---金属氢化物储氢器的温度
ΔVt----可充或可放氢气量
Vmax----可充或可放的最大氢气量
Vt----累积已充或已放氢气量。
本发明通过数字压力表来检测压力，通过温度传感器来检测温度，通过质量流量计来检测氢气流量，并将检测到的数据传递给单片机，单片机通过压力和温度计算当时金属氢化物储氢器的可充或可放的最大氢气量，并通过氢气流量计所测的累积已充或已放氢气量计算金属氢化物储氢器的可充或可放氢气量；然后单片机将所得数据输出到显示器。
本发明的目的之一是提供一种测量简单，使用方便，快捷高效，数据准确，稳定可靠，可有效对金属氢化物储氢器可储存/释放氢气量进行在线测量等特点的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法。
本发明金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法所采取的技术方案是：
金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法，其特点是：数据处理器采集金属氢化物储氢器的存储/释放氢气压力、温度和流量，在线测量显示金属氢化物储氢器储存/释放氢气量，其测量过程包括：
1.数据处理器中输入金属氢化物储存/释放氢气量与温度/压力的关系数据；
2.测量金属氢化物储氢器充氢/放氢压力，充氢/放氢累计流量，储氢器内部温度；
3.数据处理器计算金属氢化物储氢器的可储存/释放的氢气量；
4.数据处理器显示金属氢化物储氢器可储存/释放的氢气量。
本发明金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法还可以采用如下技术方案：
所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法，其特点是：数据处理器采集安装在金属氢化物储氢器检测管路上的数字压力表、数字氢气流量计数据信息，直接测量金属氢化物储氢器充氢/放氢压力和充氢/放氢流量。
本发明的目的之二是提供一种结构简单，使用方便，快捷高效，数据可靠，制造成本低，设计科学合理，经济适用，适用范围广，对金属氢化物储氢器可储存/释放氢气量的方便进行在线测量等特点的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法。
本发明金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置所采取的技术方案是：
一种金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特点是：在线测量装置包括数字压力表，数字流量计，温度传感器，数据处理器，数字压力表分别与储氢器进口和出口相连接，数字流量计分别与储氢器进口和出口相连接，温度传感器与金属氢化物储氢器相连接，数字压力表、数字流量计、温度传感器与数据处理器通过电路相连接。
本发明金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置还可以采用如下技术方案：
所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特点是：温度传感器安装在储氢器中部，温度传感器的测量范围为0℃-100℃。
所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特点是：数字压力表的测量范围为0.01MPa-5MPa。
所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特点是：数字流量计为氢气质量数字流量计。
所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特点是：数据处理器由数据控制器和显示器构成，数据控制器通过电路与输出显示器相连接。
所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特点是：数据处理控制器为单片机或PLC，单片机或PLC通过电路与输出LED或LCD显示器相连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法及装置由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有测量简单，使用方便，快捷高效，数据准确，稳定可靠，制造成本低，设计科学合理，经济适用，适用范围广等优点，可广泛应用于各种金属氢化物储氢器可储存/释放氢气量的在线测量。
附图说明
图1是金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置结构示意图；
图2金属氢化物储氢器温度-压力-储/放氢量关系示意图。
图中，1-压力表；2-流量计；3-储氢罐；4-温度传感器；5-单片机；6-显示器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参阅附图1和图2。
实施例1
金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法，其特点是：数据处理器采集金属氢化物储氢器的存储/释放氢气压力、温度和流量，在线测量显示金属氢化物储氢器储存/释放氢气量，其测量过程：
1.数据处理器中输入金属氢化物储存/释放氢气量与温度/压力的关系数据；
2.测量金属氢化物储氢器充氢/放氢压力，充氢/放氢累计流量，储氢器内部温度；
3.数据处理器计算金属氢化物储氢器的可储存/释放的氢气量；
4.数据处理器显示金属氢化物储氢器可储存/释放的氢气量。
本实施例在线检测时，数据处理器采集安装在金属氢化物储氢器检测管路上的数字压力表、数字氢气流量计数据信息，直接测量金属氢化物储氢器充氢/放氢压力和充氢/放氢流量。
实施例2
一种金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，包括数字压力表1，数字流量计2，温度传感器4，数据处理器，数字压力表1分别与储氢器进口和出口相连接，数字流量计2分别与储氢器进口和出口相连接，温度传感器4与金属氢化物储氢器相连接，数字压力表、数字流量计、温度传感器与数据处理器通过电路相连接。
温度传感器4安装在储氢罐3中部，温度传感器4的测量范围为0℃-100℃；数字压力表1的测量范围为0.01MPa-5MPa。
数字流量计2为氢气质量数字流量计。数据处理器由单片机5和LED显示器6构成，单片机5与LED显示器6相连接。
本实施例的具体操作测量过程：
1.预设初始值
根据已知的储氢合金和储氢器结构，实验测得金属氢化物储氢器的温度-压力-储/放氢量的关系，并将其预设值存储在单片机中。
2.实时检测、比较、计算可充或可放的最大氢气量
通过数字压力表来检测压力，通过温度传感器来检测温度，通过质量流量计来检测氢气流量，并将检测到的数据传递给单片机，单片机通过压力和温度计算当时金属氢化物储氢器的可充或可放的最大氢气量。
3.比较显示可充或可放的氢气量
比较计算所得的可充或可放最大氢气量与通过氢气流量计所测的累积已充或已放氢气量，可获得并显示金属氢化物储氢器的可充或可放氢气量；
4.以上步骤重复执行即可实时测量显示金属氢化物储氢器的可充或可放氢气量。
Claims (8)
1.金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法，其特征是：数据处理器采集金属氢化物储氢器的存储/释放氢气压力、温度和流量，在线测量显示金属氢化物储氢器储存/释放氢气量，其测量过程包括：
1)数据处理器中输入金属氢化物储存/释放氢气量与温度/压力的关系数据；
2)测量金属氢化物储氢器充氢/放氢压力，充氢/放氢累计流量，储氢器内部温度；
3)数据处理器计算金属氢化物储氢器的可储存/释放的氢气量；
4)数据处理器显示金属氢化物储氢器可储存/释放的氢气量。
2.根据权利要求1所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量方法，其特征是：数据处理器采集安装在金属氢化物储氢器检测管路上的数字压力表、数字氢气流量计和金属氢化物储氢器内温度传感器的数据信息，直接测量金属氢化物储氢器充氢/放氢压力和充氢/放氢流量。
3.一种金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特征是：在线测量装置包括数字压力表，数字流量计，温度传感器，数据处理器，数字压力表分别与储氢器进口和出口相连接，数字流量计分别与储氢器进口和出口相连接，温度传感器与金属氢化物储氢器相连接，数字压力表、数字流量计、温度传感器与数据处理器通过电路相连接。
4.根据权利要求3所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特征是：温度传感器安装在储氢器中部，温度传感器的测量范围为0℃-100℃。
5.根据权利要求3所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特征是：数字压力表的测量范围为0.01MPa-5MPa。
6.根据权利要求3所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特征是：数字流量计为氢气质量数字流量计。
7.根据权利要求3所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特征是：数据处理器由数据控制器和显示器构成，数据控制器通过电路与输出显示器相连接。
8.根据权利要求7所述的金属氢化物储氢器储存/释放氢气量在线测量装置，其特征是：数据处理控制器为单片机或PLC，单片机或PLC通过电路与输出LED或LCD显示器相连接。
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