CN107702759A - 一种金属氢化物储氢装置及其氢含量测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属氢化物储氢装置及其氢含量测量方法，属于氢能源技术领域，该装置包括储氢外壳、换热器、测量装置、应变传感器、击发装置、导气管及储氢材料床体；应变传感器位于储氢外壳上，应变传感器与信号放大器相连，信号放大器与测量装置相连；所述的换热器缠绕在储氢外壳上。本发明的方法是根据储氢材料在吸氢和放氢时体积会发生变化从而引起储氢装置内发生机械振荡，使储氢装置的自振频率改变，因此储氢装置内的氢含量和装置的自振频率有一定关系。通过对自振频率的测定可以准确的检测储氢装置中剩余氢含量。该方法不需要额外的定容器来确定氢气含量，可用于各种储氢器的氢量检测。

Description

一种金属氢化物储氢装置及其氢含量测量方法
技术领域
本发明属于氢能源技术领域，可以用于燃料电池或其他能源装置的氢气储存，具体涉及一种金属氢化物储氢装置及其氢含量测量方法。
背景技术
氢是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢也是一种理想能源，因此引起人们的广泛关注。
燃料电池是氢气应用的方式之一，在交通运输，电源领域广泛应用。金属氢化物储氢与高压气瓶相比，压强相对较低同时更加安全。然而现有的金属氢化物储氢装置储氢罐内储氢金属放氢不均匀同时缺少含量检测装置，因此导致安全问题。为此研究人员做出了大量研究，例如通过测量储氢材料体积变化来检测剩余氢含量，但这些方法成本高，装置结构复杂那以实现大规模生产。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种金属氢化物储氢装置及其氢含量测量方法。解决了传统测量方法中，成本高，稳定性差，操作复杂的,精确度低等的问题。
本发明根据储氢材料在吸氢和放氢时体积会发生变化从而引起储氢装置内发生机械振荡，使储氢装置的自振频率改变，因此储氢装置内的氢含量和装置的自振频率有一定关系。通过对自振频率的测定可以准确的检测储氢装置中剩余氢含量。
本发明通过如下技术方案实现：
一种金属氢化物储氢装置，包括储氢外壳1、换热器2、止流阀3、应变传感器4、信号放大器5、测量装置6、击发装置7、导气管8及储氢材料床体9；
其中，所述的应变传感器4位于储氢外壳1上，应变传感器4与信号放大器5相连，信号放大器5与测量装置6相连；
所述的储氢材料床体9位于储氢外壳1的内部；
所述的导气管8与储氢外壳1相连，导气管8上设置有止流阀3；
所述的换热器2缠绕在储氢外壳1上；
所述的击发装置7位于储氢外壳1上，由弹性小球构成。
进一步地，所述的储氢外壳1由不锈钢板制成。
进一步地，所述的换热器2为直径为10mm的铜管或者铝管。
进一步地，所述的测量装置6由数据采集系统(DAS)构成。
进一步地，所述的储氢材料床体9的材料为LaNi5。
进一步地，所述的储氢材料床体9的体积为0.0019m3-0.0021m3，重量为570-575g。
一种金属氢化物储氢装置氢含量的测量方法，具体步骤如下：
步骤一：确定储氢装置空载时储氢装置的自振频率；具体的是在空载时击发储氢装置工作使其震动，此时记录下自振频率；
步骤二：利用带有气体流量计的氢气瓶，通过导气管向储氢装置内通氢气，每隔0.015m3通入一次氢气，并启动击发装置，应变传感器、信号放大器会将信号放大并显示自振频率；
步骤三：通过步骤二获得的不同氢气含量及对应的自振频率的值建立含氢量与自振频率的关系曲线；
步骤四：利用步骤三获得的关系曲线对测量装置进行标定设置；具体的是将氢气含量换算成百分比，并将频率与相应的百分比输入到测试装置中，测量装置中的程序将输入的的频率和百分比转化成函数关系以确定实时氢含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)本发明的金属氢化物储氢装置结构简单，易于操作，2)本发明的确定金属氢化物储氢器中氢含量的方法及装置，能够实现稳定输出，并及时对储氢装置进行氢气的补充。3)本发明的装置中应变传感器、信号放大器不需要置于装置内部，从而稳定性更高，更有利于更换。4)本发明采用的测测量方法不需要额外的定容器来确定氢气含量，可用于各种储氢器的氢量检测。5)本发明提供的测量方法不需要复杂的计算过程。
附图说明
图1为本发明的一种金属氢化物储氢装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1的金属氢化物储氢装置氢含量V与自振频率的关系图；
图中：储氢外壳1、换热器2、止流阀3、应变传感器4、信号放大器5、测量装置6、击发装置7、导气管8、储氢材料床体9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步地说明。
实施例1
如图1所示，一种确定金属氢化物储氢装置，包括储氢外壳1、换热器2、止流阀3、应变传感器4、信号放大器5、测量装置6、击发装置7、导气管8、储氢材料床体9。其中，应变传感器4ZEMIC BM8D位于储氢外壳1上，应变传感器4与信号放大器5相连，信号放大器5与测量装置6相连，测量装置6由数据采集(DAS)系统构成。储氢材料床体9位于储氢外壳1的内部；导气管8与储氢外壳1相连，导气管8上设置有止流阀3，换热器2缠绕在储氢外壳1上，为直径为10mm的铜管。击发装置7位于储氢外壳1上，由摆幅19.7cm的弹性小球构成。储氢材料为570克的LaNi5。储氢材料床体9体积为0.0019m3。
一种金属氢化物储氢装置氢含量的测量方法，具体步骤如下：
步骤一：确定储氢装置空载时储氢装置的自振频率；具体的是在空载时击发储氢装置工作使其震动，此时记录下自振频率为2.5kHz；；
步骤二：利用带有气体流量计的氢气瓶，通过导气管向储氢装置内通氢气，每隔0.015m3通入一次氢气，并启动击发装置，应变传感器、信号放大器会显示每次通入氢气的自振频率，如表1所示；
步骤三：通过步骤二获得的不同氢气含量及对应的自振频率的值建立含氢量与自振频率的关系曲线；
步骤四：利用步骤三获得的关系曲线对测量装置进行标定设置。将记录下的氢气的含量换算成百分比，如0.015m3占储氢器满载时0.075m3的20％，并将频率与相应的百分比输入到测试装置中，如表1所示。测量装置中设置的程序将输入的的频率和百分比转化成函数关系以确定实时氢含量。
表1为不同氢气含量及其对应的自振频率值

Claims (7)

1.一种金属氢化物储氢装置，其特征在于，包括储氢外壳(1)、换热器(2)、止流阀(3)、应变传感器(4)、信号放大器(5)、测量装置(6)、击发装置(7)、导气管(8)及储氢材料床体(9)；
其中，所述的应变传感器(4)位于储氢外壳(1)上，应变传感器(4)与信号放大器(5)相连，信号放大器(5)与测量装置(6)相连；
所述的储氢材料床体(9)位于储氢外壳(1)的内部；
所述的导气管(8)与储氢外壳(1)相连，导气管(8)上设置有止流阀(3)；
所述的换热器(2)缠绕在储氢外壳(1)上；
所述的击发装置(7)位于储氢外壳(1)上，由弹性小球构成。
2.如权利要求1所述的一种金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述的储氢外壳(1)由不锈钢板制成。
3.如权利要求1所述的一种金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述的换热器(2)为直径为10mm的铜管或者铝管。
4.如权利要求1所述的一种金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述的测量装置(6)由数据采集系统构成。
5.如权利要求1所述的一种金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述的储氢材料床体(9)的材料为LaNi5。
6.如权利要求1所述的一种金属氢化物储氢装置，其特征在于，所述的储氢材料床体(9)的体积为0.0019m3-0.0021m3，重量为570-575g。
7.如权利要求1所述的一种金属氢化物储氢装置的氢含量测量方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：确定储氢装置空载时储氢装置的自振频率；具体的是在空载时击发储氢装置工作使其震动，此时记录下自振频率；
步骤二：利用带有气体流量计的氢气瓶，通过导气管向储氢装置内通氢气，每隔0.015m3通入一次氢气，并启动击发装置，应变传感器、信号放大器会将信号放大并显示自振频率；
步骤三：通过步骤二获得的不同氢气含量及对应的自振频率的值建立含氢量与自振频率的关系曲线；
步骤四：利用步骤三获得的关系曲线对测量装置进行标定设置；具体的是将氢气含量换算成百分比，并将频率与相应的百分比输入到测试装置中，测量装置中的程序将输入的的频率和百分比转化成函数关系以确定实时氢含量。
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