CN117367921B - 质子膜气体透过率测量装置及测量方法 - Google Patents

质子膜气体透过率测量装置及测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117367921B
CN117367921B CN202311677288.1A CN202311677288A CN117367921B CN 117367921 B CN117367921 B CN 117367921B CN 202311677288 A CN202311677288 A CN 202311677288A CN 117367921 B CN117367921 B CN 117367921B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
valve
temperature
cylinder
communicated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311677288.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117367921A (zh
Inventor
王军
王硕
宋龙波
崔永凤
任俊
于萌
肖经纬
王晓璇
房宝成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zibo General Institute Of Inspection Testing And Metrology
Original Assignee
Zibo General Institute Of Inspection Testing And Metrology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zibo General Institute Of Inspection Testing And Metrology filed Critical Zibo General Institute Of Inspection Testing And Metrology
Priority to CN202311677288.1A priority Critical patent/CN117367921B/zh
Publication of CN117367921A publication Critical patent/CN117367921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117367921B publication Critical patent/CN117367921B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
    • G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)

Abstract

质子膜气体透过率测量装置及测量方法，属于透过率测量技术领域。压缩气供气装置与干燥减压装置（4）的输出口连通，并将压缩气送入到干燥减压装置（4）内，压缩气在干燥减压装置（4）内干燥减压后，依次通过温度预调节装置（5）调温、增湿装置（6）增湿以及温湿度调节装置（8）进行温湿度的调节后进入到储气装置（9）内存储，储气装置（9）将存储的气体送入到测量装置主体内；所述的压缩气供气装置包括气罐（1）以及空压机（12），空压机（12）的出气口与气罐（1）的进气口连通，气罐（1）的出气口与干燥减压装置（4）的进气口连通。本发明对目标气体温湿度调节的范围大，精度高，并且能很好的解决温湿度的耦合问题。

Description

质子膜气体透过率测量装置及测量方法
技术领域
质子膜气体透过率测量装置及测量方法，属于透过率测量技术领域。
背景技术
质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心部件，对电池性能起着关键作用。它不仅具有阻隔作用，还具有传导质子的作用。全质子交换膜主要用氟磺酸型质子交换膜；nafion重铸膜；非氟聚合物质子交换膜；新型复合质子交换膜等。
在氢燃料电池的开发和测试中，质子膜透过率的测试至关重要，质子膜透过率研究中需要对待测气体进行恒温恒湿处理。当前的恒温恒湿气体发生装置采用的加湿原理主要有干蒸汽加湿、电极加湿、电热加湿、离心加湿、鼓泡法加湿、膜法加湿、超声波加湿等多种加湿方式，且都是对温湿度分别进行调节或用干湿气体混合的方式，因没有气体冷却部分无法达到室温以下，气体温湿度调节范围有限，而且由于气体的温湿度具有强耦合性，对温湿度其中一个参数进行调整时不可避免的会影响另一个参数，导致设备控制精度较低。
发明内容
本发明要解决的技术为是：克服现有技术的不足，提供一种质子膜气体透过率测量装置及测量方法，以对目标气体温湿度调节的范围大，精度高，并且能很好的解决温湿度的耦合问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该质子膜气体透过率测量装置，包括依次连接的干燥减压装置、温度预调节装置、增湿装置、温湿度调节装置、储气装置以及测量装置主体，压缩气供气装置与干燥减压装置的输出口连通，并将压缩气送入到干燥减压装置内，压缩气在干燥减压装置内干燥减压后，依次通过温度预调节装置调温、增湿装置增湿以及温湿度调节装置进行温湿度的调节后进入到储气装置内存储，储气装置将存储的气体送入到测量装置主体内；
所述的压缩气供气装置包括气罐以及空压机，空压机的出气口与气罐的进气口连通，气罐的出气口与干燥减压装置的进气口连通。
优选的，所述的干燥减压装置包括罐体端盖、干燥筒、减压筒、减压组件以及滤网，在减压筒的两侧均设置有干燥筒，各干燥筒的外端均连接有罐体端盖，在各干燥筒的两端均设置有滤网，各干燥筒内均设置有干燥剂，减压组件与减压筒内腔连通。
优选的，所述的减压组件包括减压缸、密封活塞以及减压弹簧，减压缸设置在减压筒一侧并与减压筒固定连接，减压筒的筒壁上设置有与减压缸连通的通孔，密封活塞可滑动的设置在减压缸内，减压弹簧与密封活塞连接并推动其向靠近减压筒的方向运动，在减压缸的中部设置有呼吸孔。
优选的，所述的减压组件还包括活塞杆、缸体端盖、调节套、螺杆、被动齿轮以及主动齿轮，缸体端盖安装在减压缸的上端，活塞杆的一端与密封活塞固定连接，另一端可滑动的穿过缸体端盖并伸出，调节套可滑动的套在活塞杆外，且调节套的中部与缸体端盖之间可相对滑动，调节套位于减压缸内的一端设置有支撑板，减压弹簧设置在支撑板与密封活塞之间，调节套的另一端设置有顶板，螺杆的下端与缸体端盖固定连接，上端可滑动的穿过顶板并向上伸出，各螺杆外均螺纹连接有被动齿轮，活塞杆外可转动的套设有主动齿轮，主动齿轮同时与各被动齿轮啮合，主动齿轮和被动齿轮均位于顶板的上侧。
优选的，所述的被动齿轮的直径由下至上逐渐增大，主动齿轮的直径由下至上逐渐减小。
优选的，所述的温度预调节装置包括第一箱体、加热器、冷却器以及调节缓冲罐，第一箱体内设置有纵向隔板和横向隔板，纵向隔板设置在横向隔板的下侧，纵向隔板并排设置有两块，并在第一箱体的上部形成回流室，在第一箱体的下部依次形成加热室、冷却室以及第一检测室，加热器、冷却器和调节缓冲罐分别设置在加热室、冷却室以及第一检测室内，调节进气管与加热器连通，加热器串联冷却器后连接调节缓冲罐，且在冷却器和调节缓冲罐之间的管路上依次设置有传感器和换向阀，换向阀的一个输出口与调节缓冲罐连通，在回流室内设置有回气管，回气管的一端与换向阀的另一个输出口连通，另一端与调节进气管连通。
优选的，所述的换向阀包括阀体、阀芯以及驱动装置，阀体左侧设置有与阀体内腔连通的阀体进气口，在阀体的上侧和下侧分别设置有与阀体内腔连通的阀体回流口和阀体排气口，阀芯可转动的安装在阀体内腔内，阀芯上设置有阀芯流道，阀芯流道的输入端与阀体进气口连通，阀芯流道的输出口交替与阀体回流口和阀体排气口连通，驱动装置与阀芯连接并带动其转动，在阀芯流道内设置有止回组件。
优选的，所述的止回组件包括阀柱以及密封弹簧，阀芯流道为L型，阀柱可滑动的安装在阀芯流道的输入端内，并将阀芯流道的输入端封闭，阀柱上设置有连通孔，连通孔的一端与阀体进气口连通，另一端设置在阀柱的侧部，阀芯流道的内壁将连通孔的另一端封闭。
优选的，所述的阀柱靠近阀体进气口的一端的直径小于另一端的直径，并在阀柱靠近阀体进气口的一端形成内凹部，内凹部靠近阀体进气口的一端同轴安装有导向盘，导向盘的侧部设置有若干连通槽。
一种上述的质子膜气体透过率测量装置的测量方法，包括如下步骤：
S1压缩气供气装置将压缩气送入到干燥减压装置内，对压缩气进行干燥，并使压缩气减压至恒定的压力；
S2压缩气进入到温度预调节装置内，温度预调节装置将压缩气的温度调节至T1；
S3压缩气进入到增湿装置内，增湿装置对压缩气进行增湿，并使压缩气维持恒温T2，形成饱和湿气；
S4饱和湿气进入到温湿度调节装置，饱和湿气升温至T3后进入到储气装置内，储气装置的环境温度为T4；
S5储气装置内的气体进入到测量装置主体内，对质子膜气体透过率进行测量；
其中，T1=T2，T3=T4，且T1<T3。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本质子膜气体透过率测量装置的干燥减压装置能够对压缩气进行干燥，并对压缩气的压力进行调节，温度预调节装置能够对压缩气进行加热，以使压缩气维持恒定的温度，以保证进入到增湿装置内时，与增湿装置内的温度差维持在合适的温度范围内，增湿装置能够对压缩气进行恒温增湿，形成饱和湿气，再通过温湿度调节装置对压缩气的温湿度进行调节，即可得到所需温湿度的气体，对目标气体温湿度调节的范围大，精度高，并且能很好的解决温湿度的耦合问题。
本测量方法由于采用了恒温恒湿的气体对质子膜气体透过率进行测量，测量更加准确。
附图说明
图1为实施例1中质子膜气体透过率测量装置的结构示意图；
图2为实施例1中干燥减压装置的主视剖视示意图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为实施例1中温度预调节装置的主视剖视示意图；
图5为实施例1中换向阀的主视剖视示意图；
图6为图5中B处的局部放大图；
图7为实施例1中增湿装置的主视剖视示意图；
图8为实施例1中曝气盘的主视剖视示意图；
图9为实施例1中温湿度调节装置的主视剖视示意图；
图10为实施例1中储气装置的主视剖视示意图；
图11为图10中C处的局部放大图；
图12为实施例2中换向阀的主视剖视示意图；
图13为实施例2中阀柱的立体示意图。
图中：1、气罐；2、安全阀；3、单向阀；4、干燥减压装置；401、罐体端盖；402、干燥筒；403、滤网；404、减压筒；405、干燥剂；406、环形板；407、减压缸；408、密封活塞；409、减压弹簧；410、活塞杆；411、呼吸孔；412、缸体端盖；413、调节套；414、支撑板；415、顶板；416、螺杆；417、被动齿轮；418、主动齿轮；5、温度预调节装置；501、第一箱体；502、纵向隔板；503、加热室；504、冷却室；505、冷却器；506、横向隔板；507、回气管；508、调节缓冲罐；509、调节排气管；510、调节进气管；511、加热器；6、增湿装置；601、恒温槽；602、恒温盘管；603、鼓泡罐；604、第一加液管；605、增湿进气管；606、连通管；607、第二加液管；608、增湿排气管；609、保温管；7、加热保温带；8、温湿度调节装置；801、第二箱体；802、分离板；803、调节室；804、第二检测室；805、壳体；806、换热器隔板；807、加热盘管；808、冷却盘管；809、温湿度调节进气管；810、合格气储气罐；811、合格气排气管；812、废气排出管；9、储气装置；901、环境箱；902、储罐；903、电热管；904、半导体制冷板；905、电热管架；906、支撑腿；907、安装槽；10、控制装置；11、上位机；12、空压机；13、传感器；14、换向阀；1401、阀体；1402、阀芯；1403、阀体进气口；1404、阀体排气口；1405、阀体回流口；1406、阀柱；1407、密封弹簧；1408、转轴；1409、蜗轮；1410、阀芯流道；1411、进气腔；1412、出气孔；1413、内凹部；1414、导向盘；15、曝气盘；1501、盘体；1502、曝气孔；1503、封闭盘；1504、密封垫；1505、导向轴；1506、压簧；1507、连接板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。
图1~11是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~13对本发明做进一步说明。
质子膜气体透过率测量装置，包括依次连接的干燥减压装置4、温度预调节装置5、增湿装置6、温湿度调节装置8、储气装置9以及测量装置主体，压缩气供气装置与干燥减压装置4的输出口连通，并将压缩气送入到干燥减压装置4内，压缩气在干燥减压装置4内干燥减压后，依次通过温度预调节装置5调温、增湿装置6增湿以及温湿度调节装置8进行温湿度的调节后进入到储气装置9内存储，储气装置9将存储的气体送入到测量装置主体内；压缩气供气装置包括气罐1以及空压机12，空压机12的出气口与气罐1的进气口连通，气罐1的出气口与干燥减压装置4的进气口连通。本质子膜气体透过率测量装置的干燥减压装置4能够对压缩气进行干燥，并对压缩气的压力进行调节，温度预调节装置5能够对压缩气进行加热，以使压缩气维持恒定的温度，以保证进入到增湿装置6内时，与增湿装置6内的温度差维持在合适的温度范围内，增湿装置6能够对压缩气进行恒温增湿，形成饱和湿气，再通过温湿度调节装置8对压缩气的温湿度进行调节，即可得到所需温湿度的气体，对目标气体温湿度调节的范围大，精度高，并且能很好的解决温湿度的耦合问题。
实施例1
如图1所示：空压机12的输出口与气罐1连通，气罐1的输出口依次串联安全阀2和单向阀3后与干燥减压装置4的进气口连通，干燥减压装置4能够对压缩气进行干燥，并能够对压缩气的压力进行调节，以保证压缩气的压力适中且恒定，气罐1的存在能够保证压缩气压力稳定。
干燥减压装置4的输出口串联单向阀3或截止阀后与温度预调节装置5的输入口连通，温度预调节装置5能够对压缩气的温度进行升温，使压缩气的温度适中，避免压缩气的温度与增湿装置6的温度差过大。温度预调节装置5的输出口与增湿装置6的输入口连通，增湿装置6既能够使压缩气维持恒温，又能够对压缩气进行增湿，形成饱和湿气。增湿装置6为鼓泡式增湿装置，温度预调节装置5减少由于输入气体温度与增湿装置6温度不同导致增湿装置6内温度变化而带来的输出气体温度湿度的变化。
增湿装置6的输出口与温湿度调节装置8的输入口连通，温湿度调节装置8与增湿装置6之间的管路外包覆有加热保温带7，加热保温带7采用传统的电热带即可，其目的是防止饱和湿气预冷结露影响设备精度。温湿度调节装置8能够对饱和湿气进行升温，在气体升温过程中气体的相对湿度降低至设置湿度。
温湿度调节装置8的输出口与储气装置9的输入口连通，储气装置9的输入口连接测量装置主体，储气装置9的环境温度为设定温度，以保证气体维持设定温度。
测量装置主体采用现有的测量装置即可，如实用新型专利CN208505897U公开的一种小型透过率测量系统。
干燥减压装置4、温度预调节装置5、增湿装置6、温湿度调节装置8以及储气装置9均与控制装置10连接，控制装置10连接上位机11。控制装置10采用PLC控制器即可。
如图2-3所示：干燥减压装置4包括罐体端盖401、干燥筒402、减压筒404、减压组件以及滤网403。减压筒404的两端均设置有干燥筒402，各干燥筒402的内端均通过法兰盘与减压筒404的对应的一端可拆卸的连接，各干燥筒402的外端均通过法兰盘连接有罐体端盖401。压缩气通过左侧的罐体端盖401进入，并通过右侧的罐体端盖401排出。各干燥筒402的两端均设置有滤网403，并在干燥筒402内形成容纳干燥剂405的空间，滤网403外设置有环形板406，以方便滤网403的固定，进而方便了干燥剂405的更换。干燥剂405采用传统的干燥剂405即可，如氯化钙。减压组件设置在减压筒404的一侧，减压组件与减压筒404的内腔连通。
压缩气经过左侧的罐体端盖401进入，通过左侧的干燥剂405后进入到减压筒404内，减压组件能够使压缩气减压并维持指定的压力，减压后的压缩气经过右侧的干燥剂405再次干燥后经右侧的罐体端盖401排出。
减压组件包括减压缸407、密封活塞408、减压弹簧409、活塞杆410、缸体端盖412、调节套413、螺杆416、被动齿轮417以及主动齿轮418。
减压缸407为两端均敞口的圆筒，减压缸407沿减压筒404的径向设置，减压缸407的一端与减压筒404外壁之间焊接，减压筒404的筒壁上设置有与减压缸407连通的通孔，减压缸407的另一端通过缸体端盖412封闭，缸体端盖412与减压缸407之间可拆卸的连接。在减压缸407的中部设置有呼吸孔411，呼吸孔411将减压缸407内腔与外界大气连通。
密封活塞408可滑动的设置在减压缸407内，密封活塞408与减压缸407内壁之间密封设置，活塞杆410设置在密封活塞408的上侧，且活塞杆410的下端可滑动的穿过缸体端盖412后与密封活塞408同轴连接，活塞杆410与密封活塞408之间同步运动。
调节套413可滑动的套在活塞杆410外，且调节套413的中部与缸体端盖412之间可相对滑动。活塞杆410的上端向上凸出于调节套413设置。调节套413的上端固定连接有环形的顶板415，顶板415间隔设置在缸体端盖412的上侧，调节套413的下端固定连接有环形的支撑板414，支撑板414位于减压缸407内，并位于密封活塞408的上侧。减压弹簧409设置在减压缸407内，减压弹簧409处于压缩状态，减压弹簧409位于密封活塞408与支撑板414之间。
螺杆416竖向设置在缸体端盖412的上侧，螺杆416的下端与缸体端盖412固定连接，螺杆416的上端可滑动的穿过顶板415并向上伸出，螺杆416环绕活塞杆410间隔均布有若干根。各螺杆416上均螺纹连接有被动齿轮417，被动齿轮417设置在顶板415的上侧，主动齿轮418可转动的套在活塞杆410外，主动齿轮418位于顶板415的上侧，主动齿轮418与各被动齿轮417啮合，转动主动齿轮418即可带动各被动齿轮417同步转动，进而对调节套413的高度进行调节，以调节减压筒404内的气体的压力。
更进一步的，被动齿轮417的直径由下至上逐渐增大，主动齿轮418的直径由下至上逐渐减小，在减压弹簧409的作用下，顶板415的顶部压紧被动齿轮417，同时顶板415推动主动齿轮418向上运动，使主动齿轮418与被动齿轮417之间维持啮合状态。
当压缩气进入到减压筒404内后，压缩气推动密封活塞408运动并压缩减压弹簧409，以使减压筒404内维持稳定的压力，当减压筒404内的压力过大时，密封活塞408向上运动至呼吸孔411的上侧，并使呼吸孔411通过减压缸407直接与减压筒404连通，此时能够进行泄压保护。
如图5所示：温度预调节装置5包括第一箱体501、加热器511、冷却器505以及调节缓冲罐508。
第一箱体501为长方体箱体，第一箱体501内设置有横向隔板506以及纵向隔板502，横向隔板506设置在第一箱体501的上部，横向隔板502的侧部与第一箱体501的内壁密封连接，并在第一箱体501的上部形成回流室。纵向隔板502设置在横向隔板506的下侧，纵向隔板502间隔设置有两块，并在第一箱体501的下部形成由左至右依次设置的加热室503、冷却室504和第一检测室，加热器511、冷却器505和调节缓冲罐508分别设置在加热室503、冷却室504以及第一检测室内。
其中加热器511和冷却器505均为管壳式加热器，调节进气管510与加热器511的管程入口连通，加热器511的管程出口与冷却器505的管程入口连通，冷却器505的管程出口依次串联传感器13和换向阀14后连接调节缓冲罐508。加热器511和冷却器50的壳程均连接热泵机组。通过热泵机组对压缩气进行加热或冷却，以对压缩气的温度进行调节。该传感器13为温度传感器，用于检测进入到调节缓冲罐508内的气体的温度。
在回流室设置有回气管507，回气管507的一端与换向阀14的另一个输出口连通，另一端与调节进气管510连通，调节排气管509与调节缓冲罐508连通。
当气体的温度没有达到指定温度时，换向阀14使压缩气经过回气管507再次进入到调节进气管510内，当压缩气的温度达到指定温度时，换向阀14使压缩气进入到调节缓冲罐508内。
如图5-6所示：换向阀14包括阀体1401、阀芯1402以及驱动装置。阀体1401内设置有阀体内腔，在阀体1401的左侧设置有与阀体内腔连通的阀体进气口1403，在阀体1401的上侧和下侧分别设置有与阀体内腔连通的阀体回流口1405以及阀体排气口1404。阀芯1402可转动的安装在阀体1401内，阀芯1402上设置有L形的阀芯流道1410，阀芯流道1410的输入端与阀体进气口1403正对设置，并保持与阀体进气口1403相连通的状态，阀芯流道1410的另一端设置在阀芯1402的侧部，驱动装置与阀芯1402连接并带动其转动，使阀芯流道1410的另一端交替与阀体回流口1405和阀体排气口1404连通，以使气体通过阀体回流口1405或通过阀体排气口1404排出。
驱动装置包括驱动电机，在阀体1401上可转动的安装有转轴1408，转轴1408与阀芯1402固定连接，转轴1408上固定连接有蜗轮1409，驱动电机安装在阀体1401的外侧，驱动电机的输出轴上安装有蜗杆，蜗杆与蜗轮1409啮合，进而实现了对阀芯1402的驱动。
在阀芯流道1410内设置有止回组件，止回组件设置在阀芯流道1410的输入端，止回组件能过避免气体回流。
止回组件包括阀柱1406以及密封弹簧1407，在阀芯1402内壁设置有盲孔，盲孔与阀芯流道1410的输入端正对设置，且阀芯流道1410的输入端的直径小于阀体进气口1403的直径。阀柱1406可滑动的安装在阀芯流道1410的输入端，密封弹簧1407处于压缩状态，密封弹簧1407的一端支撑在阀柱1406上，另一端伸入到盲孔内并支撑在盲孔的底部，密封弹簧1407推动阀柱1406运动，直至阀柱1406的左端端面支撑在阀体1401上。
阀柱1406靠近阀体进气口1403的端面上设置有进气腔1411，阀柱1406的上侧设置有与进气腔1411连通的出气孔1412，出气孔1412和进气腔1411组合成连通孔。当处于在初始状态时，出气孔1412与阀芯流道1410的输出端错开，此时出气孔1412依靠阀芯1402内壁封闭。当阀体进气口1403进入压缩气后，压缩气推动阀柱1406向右运动，此时出气孔1412与阀芯流道1410连通，从而实现了气体的正向输送。
如图7所示：增湿装置6包括恒温槽601、鼓泡罐603以及恒温盘管602。
恒温槽601的顶部敞口设置，恒温槽601内设置有液体介质，恒温盘管602设置在恒温槽601内，并对恒温槽601内的液体介质加热，使恒温槽601内的液体介质维持恒温。
鼓泡罐603设置在恒温槽601内，鼓泡罐603的顶部通过盖板封闭。鼓泡罐603并排且间隔设置有两个，能够实现对压缩气的二次增湿以形成饱和湿气。在鼓泡罐603内盛放有蒸馏水，更进一步的，蒸馏水采用超纯蒸馏水。
增湿进气管605的输出端伸入到左侧的鼓泡罐603的底部，并伸入到蒸馏水内，左侧的鼓泡罐603和右侧的鼓泡罐603之间通过连通管606连通，连通管606的左端与左侧的鼓泡罐603的顶部连通，右端伸至右侧的鼓泡罐603的底部，并伸入到蒸馏水内。增湿排气管608的输入端与右侧的鼓泡罐603的顶部连通。在左侧的鼓泡罐603上设置有第一加液管604，第一加液管604的输出端伸至左侧的鼓泡罐603的液面以下，在右侧的鼓泡罐603上设置有第二加液管607，第二加液管607的输出端伸至右侧的鼓泡罐603的液面以下。
在连通管606外以及增湿排气管608外均套设置有保温管609，保温管609内抽真空或设置有循环的介质，以避免连通管606和增湿排气管608温度过低导致结露。
压缩气依次经过两个鼓泡罐603实现增湿，保证经增湿排气管608排出的气体为饱和湿气。
在增湿进气管605的输出端和连通管606的输出端均连接有曝气盘15，以保证气体充分与蒸馏水接触。
如图8所示：曝气盘15包括盘体1501、封闭盘1503、导向轴1505以及压簧1506。
盘体1501中空设置，盘体1501内设置有缓冲腔，盘体1501的顶部设置有进气口，盘体1501的底部设置有若干曝气孔1502。封闭盘1503设置在盘体1501的下侧，封闭盘1503的顶部设置有密封垫1504。
导向轴1505竖向设置在盘体1501内，导向轴1505的上端设置有连接板1507，导向轴1505的下端可滑动的伸出盘体1501并与封闭盘1503固定连接。导向轴1505环绕盘体1501间隔均布有若干根。各导向轴1505外均套设有压簧1506，压簧1506的一端支撑在盘体1501的底部，另一端支撑在连接板1507上。压簧1506使封闭盘1503压紧盘体1501的底部，并通过密封垫1504同时将各曝气孔1502封闭。当压缩气进入到盘体1501后，会推动密封垫1504和封闭盘1503向下运动并将曝气孔1502打开，避免液体进入到盘体1501内。
如图9所示：温湿度调节装置8包括第二箱体801、分离板802、壳体805、加热盘管807、冷却盘管808以及合格气储气罐810。
分离板802竖向安装在第二箱体801内，并将第二箱体801内腔分隔成左侧的调节室803以及右侧的第二检测室804。在调节室803内设置有壳体805，壳体805内设置有竖向的换热器隔板806，并在壳体805内形成左侧的加热室和右侧的冷却室，加热盘管807和冷却盘管808分别设置在加热室和冷却室内。温湿度调节进气管809上设置有传感器13，该传感器13为温湿度传感器，用于检测饱和湿气的温度和湿度，温湿度调节进气管809的输出端与加热盘管807的进气口连通，加热盘管807的出气口与冷却盘管808的进气口连通，冷却盘管808的出气口串联传感器13和换向阀14后连接合格气储气罐810。换向阀14的另一个输出口连接有废气排出管812，废气排出管812伸出第二箱体801。合格气排气管811的输入端与合格气储气罐810连通，并将合格气输送至储气装置9内。
加热室和冷却室分别与热泵机组连接，以实现对加热盘管807的加热，以及对冷却盘管808的冷却。
饱和湿气进入依次进入加热盘管807和冷却盘管808内，将饱和湿气的温度调节至指定温度，此时湿气的湿度降低至指定湿度，并通过传感器13进行检测，不合格的气体经过废气排出管812排出，合格的气体进入到合格气储气罐810内存储。
如图10-11所示：储气装置9包括环境箱901、储罐902、电热管903以及半导体制冷板904。
环境箱901为长方体箱体，储罐902设置在环境箱901内，储罐902的底部设置有支撑腿906，使储罐902与环境箱901的底部间隔。合格气排气管811的输出端与储罐902连通，储罐902通过检测管将合格气输送至测量装置主体内。
电热管903环绕储罐902设置，电热管903与储罐902间隔设置，在储罐902的外壁设置有若干个电热管架905，电热管架905的外端上侧设置有安装槽907，电热管903的下部设置在安装槽907内，从而使电热管903与储罐902间隔设置。
在环境箱901的侧部设置有半导体制冷板904，半导体制冷板904的制冷部设置在环境箱901内，半导体制冷板904的加热部设置在环境箱901外，从而通过半导体制冷板904可以对环境箱901进行制冷，且制冷过程中产生的热量能够散至环境箱901外，通过电热管903能够对环境箱901进行加热。由于环境箱901的存在，能够保证储罐902外环境温度恒定，进而保证储罐902内的气体的温度恒定，在环境箱901内设置有传感器13，用于检测环境箱901的温度，以保证环境箱901内的温度恒定。
本发明还提供了一种上述的质子膜气体透过率测量装置的测量方法，包括如下步骤：
S1压缩气供气装置将压缩气送入到干燥减压装置4内，对压缩气进行干燥，并使压缩气减压至恒定的压力；
S2压缩气进入到温度预调节装置5内，温度预调节装置5将压缩气的温度调节至T1；
S3压缩气进入到增湿装置6内，增湿装置6对压缩气进行增湿，并使压缩气维持恒温T2，形成饱和湿气；
S4饱和湿气进入到温湿度调节装置8，饱和湿气升温至T3后进入到储气装置9内，储气装置9的环境温度为T4；
S5储气装置9内的气体进入到测量装置主体内，对质子膜气体透过率进行测量；
其中，T1=T2，T3=T4，且T1<T3。
在本实施例作用，以如下具体的实施方式为例，来对测量方法进行阐述。
当需要的目标气体温湿度为T=50℃，M=60%RH时，上位机11自动进行计算，此时需要将40.1℃的饱和水蒸气升温至50℃，即可得到温湿度为T=50℃，M=60%RH的试验气体，系统初步设置T1=T2=40.1℃，T3=T4=50℃。根据温湿度调节装置8的反馈，控制装置10会实时对各部分设定温度进行微调。
气体依次经过安全阀2和单向阀3后进入干燥减压装置4，在干燥减压装置4中变为压力为一个大气压的绝干气体。
从干燥减压装置4中出来的绝干气体会被送进温度预调节装置5，气体依次经过加热器503和冷却器505，经过调整的气体进入第一检测室进行测量，温度符合误差小于等于0.2℃，换向阀14控制气体进入下一个装置，若不符合，则将气体送回加热器503重新进行温度控制。
经过温度预调节装置5的气体温度被调整至40.1℃。然后气体进入增湿装置6进行增湿，由于气体已经经过了温度预调节，故气体的大量进入不会让鼓泡灌603及恒温槽601中的液体温度产生波动，为保证增湿效果，气体会连续经过两个鼓泡灌603。从增湿装置6中出来的是温度为40.1摄氏度的饱和气体，其相对湿度无限接近100%RH。
增湿装置6与温湿度调节装置8之间的气体管路外包加热保温带7，其目的是保证气体不会因为温度降低而产生结露影响调节精度。气体通过加热保温带7简单加温后进入温湿度调节装置8，气体温度会被调节至50℃，由于温度上升，气体相对湿度会逐渐下降，当温度到达50℃时，气体相对湿度刚好为60%RH。调整后的气体进入第二检测室进行检测，符合精度要求后进入合格气储气罐810储存，若不符合要求，通过废气排出管812排出，并反馈至上位机11，上位机对T1、T2、T3、T4进行调整，具体调整如下：
若气体湿度大于设定值M，则将T1、T2各减小0.1℃，系统继续运行并再次检测，若气体湿度小于设定值M，则将T1、T2各增大0.1℃，系统继续运行并再次检测，若气体温度大于设定值T，则将T3减小0.1℃，系统继续运行并再次检测，若气体温度小于设定值T，则将T3增大0.1℃，系统继续运行并再次检测，重复以上动作直到检测到的气体符合要求。
符合要求的气体会被送至储罐902内，控制装置10根据反馈对制冷制热功率进行微调，保证整个试验过程中温度的稳定。
实施例2
如图12-13所示：实施例2与实施例1的区别在于，阀柱1406的左端的直径小于右端的直径，并在阀柱1406的左端形成内凹部1413，内凹部1413的左端面安装有导向盘1414，导向盘1414的侧部设置有若干连通槽。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.质子膜气体透过率测量装置，其特征在于：包括依次连接的干燥减压装置（4）、温度预调节装置（5）、增湿装置（6）、温湿度调节装置（8）、储气装置（9）以及测量装置主体，压缩气供气装置与干燥减压装置（4）的输出口连通，并将压缩气送入到干燥减压装置（4）内，压缩气在干燥减压装置（4）内干燥减压后，依次通过温度预调节装置（5）调温、增湿装置（6）增湿以及温湿度调节装置（8）进行温湿度的调节后进入到储气装置（9）内存储，储气装置（9）将存储的气体送入到测量装置主体内；
所述的压缩气供气装置包括气罐（1）以及空压机（12），空压机（12）的出气口与气罐（1）的进气口连通，气罐（1）的出气口与干燥减压装置（4）的进气口连通；
所述的干燥减压装置（4）包括罐体端盖（401）、干燥筒（402）、减压筒（404）、减压组件以及滤网（403），在减压筒（404）的两侧均设置有干燥筒（402），各干燥筒（402）的外端均连接有罐体端盖（401），在各干燥筒（402）的两端均设置有滤网（403），各干燥筒（402）内均设置有干燥剂（405），减压组件与减压筒（404）内腔连通；
所述的减压组件包括减压缸（407）、密封活塞（408）以及减压弹簧（409），减压缸（407）设置在减压筒（404）一侧并与减压筒（404）固定连接，减压筒（404）的筒壁上设置有与减压缸（407）连通的通孔，密封活塞（408）可滑动的设置在减压缸（407）内，减压弹簧（409）与密封活塞（408）连接并推动其向靠近减压筒（404）的方向运动，在减压缸（407）的中部设置有呼吸孔（411）；
所述的减压组件还包括活塞杆（410）、缸体端盖（412）、调节套（413）、螺杆（416）、被动齿轮（417）以及主动齿轮（418），缸体端盖（412）安装在减压缸（407）的上端，活塞杆（410）的一端与密封活塞（408）固定连接，另一端可滑动的穿过缸体端盖（412）并伸出，调节套（413）可滑动的套在活塞杆（410）外，且调节套（413）的中部与缸体端盖（412）之间可相对滑动，调节套（413）位于减压缸（407）内的一端设置有支撑板（414），减压弹簧（409）设置在支撑板（414）与密封活塞（408）之间，调节套（413）的另一端设置有顶板（415），螺杆（416）的下端与缸体端盖（412）固定连接，上端可滑动的穿过顶板（415）并向上伸出，各螺杆（416）外均螺纹连接有被动齿轮（417），活塞杆（410）外可转动的套设有主动齿轮（418），主动齿轮（418）同时与各被动齿轮（417）啮合，主动齿轮（418）和被动齿轮（417）均位于顶板（415）的上侧；
当压缩气进入到减压筒（404）内后，压缩气推动密封活塞（408）运动并压缩减压弹簧（409），以使减压筒（404）内维持稳定的压力，当减压筒（404）内的压力过大时，密封活塞（408）向上运动至呼吸孔（411）的上侧，并使呼吸孔（411）通过减压缸（407）直接与减压筒（404）连通，此时能够进行泄压保护；
所述的温度预调节装置（5）包括第一箱体（501）、加热器（511）、冷却器（505）以及调节缓冲罐（508），第一箱体（501）内设置有纵向隔板（502）和横向隔板（506），纵向隔板（502）设置在横向隔板（506）的下侧，纵向隔板（502）并排设置有两块，并在第一箱体（501）的上部形成回流室，在第一箱体（501）的下部依次形成加热室（503）、冷却室（504）以及第一检测室，加热器（511）、冷却器（505）和调节缓冲罐（508）分别设置在加热室（503）、冷却室（504）以及第一检测室内，调节进气管（510）与加热器（511）连通，加热器（511）串联冷却器（505）后连接调节缓冲罐（508），且在冷却器（505）和调节缓冲罐（508）之间的管路上依次设置有传感器（13）和换向阀（14），换向阀（14）的一个输出口与调节缓冲罐（508）连通，在回流室内设置有回气管（507），回气管（507）的一端与换向阀（14）的另一个输出口连通，另一端与调节进气管（510）连通；
所述的换向阀（14）包括阀体（1401）、阀芯（1402）以及驱动装置，阀体（1401）左侧设置有与阀体内腔连通的阀体进气口（1403），在阀体（1401）的上侧和下侧分别设置有与阀体内腔连通的阀体回流口（1405）和阀体排气口（1404），阀芯（1402）可转动的安装在阀体内腔内，阀芯（1402）上设置有阀芯流道（1410），阀芯流道（1410）的输入端与阀体进气口（1403）连通，阀芯流道（1410）的输出口交替与阀体回流口（1405）和阀体排气口（1404）连通，驱动装置与阀芯（1402）连接并带动其转动，在阀芯流道（1410）内设置有止回组件；
所述的止回组件包括阀柱（1406）以及密封弹簧（1407），阀芯流道（1410）为L型，阀柱（1406）可滑动的安装在阀芯流道（1410）的输入端内，并将阀芯流道（1410）的输入端封闭，阀柱（1406）上设置有连通孔，连通孔的一端与阀体进气口（1403）连通，另一端设置在阀柱（1406）的侧部，阀芯流道（1410）的内壁将连通孔的另一端封闭；
阀柱（1406）靠近阀体进气口（1403）的端面上设置有进气腔（1411），阀柱（1406）的上侧设置有与进气腔（1411）连通的出气孔（1412），出气孔（1412）和进气腔（1411）组合成连通孔；当处于在初始状态时，出气孔（1412）与阀芯流道（1410）的输出端错开，此时出气孔（1412）依靠阀芯（1402）内壁封闭；当阀体进气口（1403）进入压缩气后，压缩气推动阀柱（1406）向右运动，此时出气孔（1412）与阀芯流道（1410）连通，从而实现了气体的正向输送。
2.根据权利要求1所述的质子膜气体透过率测量装置，其特征在于：所述的被动齿轮（417）的直径由下至上逐渐增大，主动齿轮（418）的直径由下至上逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的质子膜气体透过率测量装置，其特征在于：所述的阀柱（1406）靠近阀体进气口（1403）的一端的直径小于另一端的直径，并在阀柱（1406）靠近阀体进气口（1403）的一端形成内凹部（1413），内凹部（1413）靠近阀体进气口（1403）的一端同轴安装有导向盘（1414），导向盘（1414）的侧部设置有若干连通槽。
4.一种权利要求1-3任一项所述的质子膜气体透过率测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1压缩气供气装置将压缩气送入到干燥减压装置（4）内，对压缩气进行干燥，并使压缩气减压至恒定的压力；
S2压缩气进入到温度预调节装置（5）内，温度预调节装置（5）将压缩气的温度调节至T1；
S3压缩气进入到增湿装置（6）内，增湿装置（6）对压缩气进行增湿，并使压缩气维持恒温T2，形成饱和湿气；
S4饱和湿气进入到温湿度调节装置（8），饱和湿气升温至T3后进入到储气装置（9）内，储气装置（9）的环境温度为T4；
S5储气装置（9）内的气体进入到测量装置主体内，对质子膜气体透过率进行测量；
其中，T1=T2，T3=T4，且T1<T3。
CN202311677288.1A 2023-12-08 2023-12-08 质子膜气体透过率测量装置及测量方法 Active CN117367921B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311677288.1A CN117367921B (zh) 2023-12-08 2023-12-08 质子膜气体透过率测量装置及测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311677288.1A CN117367921B (zh) 2023-12-08 2023-12-08 质子膜气体透过率测量装置及测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117367921A CN117367921A (zh) 2024-01-09
CN117367921B true CN117367921B (zh) 2024-03-01

Family

ID=89400715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311677288.1A Active CN117367921B (zh) 2023-12-08 2023-12-08 质子膜气体透过率测量装置及测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117367921B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005018552A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Kuroda Precision Ind Ltd 減圧弁
CN102003424A (zh) * 2009-09-02 2011-04-06 捷锐企业(上海)有限公司 双气源气流切换阀和控制箱及供气系统
CN105402188A (zh) * 2015-12-28 2016-03-16 西安科技大学 一种伺服可控高速转动分流换向阀
CN108386953A (zh) * 2018-02-12 2018-08-10 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种产生恒定温湿度气体的控制系统及调节方法
CN209704807U (zh) * 2019-04-03 2019-11-29 长沙中联泵业有限公司 一种带有高压保护的气泵
CN213933719U (zh) * 2020-12-29 2021-08-10 山东东岳未来氢能材料股份有限公司 一种燃料电池膜氢气透过率测试系统
CN115106989A (zh) * 2022-07-25 2022-09-27 淄博市检验检测计量研究总院 大型电气设备快速检测辅助平台
CN219284953U (zh) * 2022-12-07 2023-06-30 上海三及新材料科技有限公司 一种用于测定膜样品质子透过率的装置
CN219496320U (zh) * 2023-03-17 2023-08-08 青岛众瑞智能仪器股份有限公司 气体湿度发生装置
CN219482149U (zh) * 2023-03-03 2023-08-08 普莱斯特流体科技(深圳)有限公司 一种液体脱气用气体干燥装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1142741A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Nippon Dekoole Kk ホルムアルデヒドを捕捉する化粧シートおよびその製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005018552A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Kuroda Precision Ind Ltd 減圧弁
CN102003424A (zh) * 2009-09-02 2011-04-06 捷锐企业(上海)有限公司 双气源气流切换阀和控制箱及供气系统
CN105402188A (zh) * 2015-12-28 2016-03-16 西安科技大学 一种伺服可控高速转动分流换向阀
CN108386953A (zh) * 2018-02-12 2018-08-10 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种产生恒定温湿度气体的控制系统及调节方法
CN209704807U (zh) * 2019-04-03 2019-11-29 长沙中联泵业有限公司 一种带有高压保护的气泵
CN213933719U (zh) * 2020-12-29 2021-08-10 山东东岳未来氢能材料股份有限公司 一种燃料电池膜氢气透过率测试系统
CN115106989A (zh) * 2022-07-25 2022-09-27 淄博市检验检测计量研究总院 大型电气设备快速检测辅助平台
CN219284953U (zh) * 2022-12-07 2023-06-30 上海三及新材料科技有限公司 一种用于测定膜样品质子透过率的装置
CN219482149U (zh) * 2023-03-03 2023-08-08 普莱斯特流体科技(深圳)有限公司 一种液体脱气用气体干燥装置
CN219496320U (zh) * 2023-03-17 2023-08-08 青岛众瑞智能仪器股份有限公司 气体湿度发生装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN117367921A (zh) 2024-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3976451A (en) Vacuum extract system for a membrane oxygen enricher
CN112310441B (zh) 一种燃料电池反应气体的温湿度控制系统
CN112604720B (zh) 一种恒温恒湿试验箱及快速调温调湿控制方法
CN103386330A (zh) 一种可变容积独立风机控制的组合抽屉式试验箱
CN114142067A (zh) 用于燃料电池引射泵供气系统温控优化的测试系统和方法
CN117367921B (zh) 质子膜气体透过率测量装置及测量方法
CN210926173U (zh) 一种燃料电池气体外用增温加湿器
CN113285094B (zh) 一种改善燃料电池气体流量控制滞后的系统和方法
US11051525B2 (en) Gas supply device, interior air adjustment device, and container refrigeration device
CN203929552U (zh) 一种一维热湿传递特性参数测量试验台
CN207478612U (zh) 一种多功能综合环境舱检测系统
CN112763912A (zh) 一种智能化氢燃料电池测试系统及控制方法
CN114447363B (zh) 燃料电池电堆测试系统用气体加湿温控系统
CN105835380A (zh) 超薄型电容薄膜电晕处理温控装置
Li et al. Experimental study on performance measurement of planar vacuum membrane dehumidifier with serpentine flow channel designs
US11870111B2 (en) Water electrolysis and electricity generating system
CN209138654U (zh) 一种可调温度及湿度的恒温恒湿腔
CN112882521A (zh) 一种增湿器性能测试装置及其使用方法
CN113299956A (zh) 一种燃料电池发动机测试系统
CN107051595A (zh) 一种低湿温湿度试验箱
CN208771443U (zh) 一种节能高低温试验箱
CN111238799A (zh) 气体相互混合调节调控的设备及方法
CN207964163U (zh) 恒温恒压检定装置
CN112448003A (zh) 加湿装置及测试系统
JP2016176868A (ja) リーク検査装置リーク検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant