CN105527400A - 一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置。本发明属于储氢合金检测技术领域。一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特点是：检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置包括储氢瓶，反应器和热交换器；储氢瓶通过减压器，阀门和法兰盘连接反应器，热交换器安装于反应器底部；储氢合金粉末放置反应器中，合金粉末层上部安装有压板；反应器外部标示刻度。本发明具有使用简单方便，检测精度高，检测重复性好，使用安全等特点，特别适于对各类储氢合金粉末吸氢过程体积变化参数的检测。

Description

一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置

技术领域

本发明属于储氢合金检测技术领域，特别是涉及一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置。

背景技术

储氢合金是一种能量变换功能材料。利用其可逆的吸放氢特性以及伴随的热效应，储氢合金可以用于许多场合，如1)利用其储氢密度大的特性作为储氢材料，可解决氢的储存、运输和使用；2)利用其选择性吸氢的特点，可用于氢气的回收，精制和氘、氚的浓缩、分离；3)利用其温度-压力变换特性，可以实现热能和机械能的转换，制成热泵、热管、氢气压缩器、氢气发电机等；4)利用储氢材料-氢气系统制成燃气发动机，用于氢能汽车、氢能飞机、氢能船舶；5)可以作为热能、太阳能、地热能、核能和风能的储存介质；6)利用氢化物吸热放氢的特点，可以将各种废热储存起来。

储氢合金能实现可逆吸收与释放氢气的功能是基于金属与氢气之间以下的反应：

正向反应为储氢，逆向反应为释氢。上述反应遵循以下的储氢合金热力学关系：

${\mathrm{LnP}}_{H2}=\frac{{\mathrm{\ΔH}}^0}{RT}-\frac{{\mathrm{\ΔS}}^0}{R}---\left(2\right)$

式中ΔH⁰、ΔS⁰，R，T和P_H2分别表示氢化反应的标准焓变化量、标准熵变化量，气体常数，温度和平衡压力。公式(2)中的热效应ΔH⁰值对于设计储氢器很重要，一般先采用压力(P)-浓度(C)-温度(T)检测仪器获得给定合金的平衡压力和温度数据，再根据(2)式，得到LnP_H2与1/T的关系图(Van’tHoff线)，从而求得ΔH⁰值。

储氢合金吸放氢过程除了产生热效应外(ΔH⁰)，还伴随着体积的变化ΔV。储氢合金用于储氢时，合金粉末通常会被罐装到一个密闭的容器中，合金粉末开始吸氢时，由于反应速度很快，体积急剧膨胀，在一个受限的空间会产生巨大的应力，从而给储氢器带来安全性问题。因此测定所采用合金吸氢过程中体积的变化ΔV，对于设计安全可靠的金属氢化物储氢器是非常关键的参数。目前并没有仪器来检测储氢合金粉末吸氢过程的体积变化。

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检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置。

本发明的目的是提供一种具有使用简单方便，检测精度高，检测重复性好，使用安全等特点的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置。本发明适合用于对各类储氢合金粉末吸氢过程体积变化参数的检测。

本发明检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置所采取的技术方案是：

一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置包括储氢瓶，反应器和热交换器；储氢瓶通过减压器，阀门和法兰盘连接反应器，热交换器安装于反应器底部；储氢合金粉末放置反应器中，合金粉末层上部安装有压板；反应器外部标示体积刻度。

本发明检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置还可以采取如下技术方案：

所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：热交换器安装于反应器底部。

所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：储氢合金粉末层上部安装有压板。

所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：反应器外部标示体积刻度。

所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：反应器为石英玻璃反应器。

所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：压板上安装有金属铜或不锈钢粉末烧结过滤片。

本发明具的优点和积极效果是：

检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置由于采取了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有使用简单方便，检测精度高，检测重复性好，使用安全等特点的，适合用于对各类储氢合金粉末吸氢过程体积变化参数的检测。

附图说明

图1是本发明检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置结构示意图。

图中，1-储氢瓶；2-减压器；3-阀门；4-压力表；5-法兰盘；6-反应器；7-恒温槽；8-压板；9-储氢合金粉末层；10-热交换器；11-热电偶；12-体积标尺；13-烧结过滤片；14-循环泵。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明

如下：

参照附图1。

实施例1

一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，包括储氢瓶1，减压器2，阀门3，压力表4，法兰盘5，反应器6，热交换器10，压板8。反应器6为石英玻璃反应器。储氢瓶1通过减压器2，阀门3，压力表4和上法兰盘5连接反应器，上法兰盘5安装泄气管路；恒温槽7，循环泵14与热交换器10组成一个闭环系统，并通过下法兰盘5连接反应器；储氢合金粉末层9放置反应器6中，合金粉末层9上部安装有压板8，压板上安装有铜或不锈钢粉末烧结过滤片13；热交换器10中安装测温热电偶11；反应器6外部标示体积刻度12。

实施例2

一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，包括包括储氢瓶，减压器，阀门，压力表，法兰盘，反应器，热交换器系统，压板。不锈钢压板上安装6个过滤精度10微米的铜烧结过滤片。在有惰性气体的手套箱中将充分活化的TiFe_0.85Mn_0.15合金粉末放置于石英玻璃反应器中，将不锈钢压板放置于合金粉末层上，石英玻璃反应器通过法兰盘与气瓶连接。设置恒温槽温度为20℃，读取压板的初始体积刻度，打开气瓶，调整充氢压力至3.0MPa，合金开始吸氢膨胀，推动压板上移，同时放出热量，热交换器温度升高，等待热交换器温度回落至20℃时，读取压板的体积刻度，获得TiFe_0.85Mn_0.15合金粉末在20℃，3.0MPa吸氢条件下体积膨胀率为19.2％。

实施例3

一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，，包括包括储氢瓶，减压器，阀门，压力表，法兰盘，反应器，热交换器系统，压板。不锈钢压板上安装4个过滤精度5微米的不锈钢烧结过滤片。在有惰性气体的手套箱中将充分活化的LaNi₅合金粉末放置于石英玻璃反应器中，将不锈钢压板放置于合金粉末层上，石英玻璃反应器通过法兰盘与气瓶连接。设置恒温槽温度为40℃，读取压板的初始体积刻度，打开气瓶，调整充氢压力至2.0MPa，合金开始吸氢膨胀，推动压板上移，同时放出热量，热交换器温度升高，等待热交换器温度回落至40℃时，读取压板的体积刻度，获得LaNi₅合金粉末在40℃，2.0MPa吸氢条件下体积膨胀率25.8％。

本实施例具有所述的使用简单方便，检测精度高，检测重复性好，使用安全等特点的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置。本发明适合用于对各类储氢合金粉末吸氢过程体积变化参数的检测。

Claims (6)

1.一种检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置包括储氢瓶，反应器和热交换器；储氢瓶通过减压器，阀门和和法兰盘连接反应器，热交换器安装于反应器底部；储氢合金粉末放置反应器中，合金粉末层上部安装有压板；反应器外部标示体积刻度。

2.根据权利要求1所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：热交换器安装于反应器底部。

3.根据权利要求1所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：储氢合金粉末层上部安装有压板。

4.根据权利要求1所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：反应器外部标示体积刻度。

5.根据权利要求1，2或4所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：反应器为石英玻璃反应器。

6.根据权利要求1或3所述的检测储氢合金粉末吸氢过程体积变化的装置，其特征是：压板上安装有金属铜或不锈钢粉末烧结过滤片。