CN205910089U - 一种贮氢测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种贮氢测试装置。该贮氢测试装置，包括标准容器、测试容器、和压力传感器，所述压力传感器连通于所述标准容器和测试容器。本实用新型的贮氢测试装置，通过压力传感器对标准容器、测试容器内的氢气压力进行测试以据此计算出吸氢量，大大降低了测试装置的结构的复杂度。

Description

一种贮氢测试装置

技术领域

本实用新型涉及贮氢测试技术领域，具体而言，涉及一种贮氢测试装置。

背景技术

氢能的开发利用，是解决全球能源危机和大气污染问题一个可能的重要手段。在氢能的应用中，如何安全高效存储和运输氢，以使总体成本达到可接受的水平，是目前的一个瓶颈问题。贮氢材料近年来一直是多国研究者的热门课题，但在目前研究的贮氢材料中，尚未有一种材料可以较好地符合美国能源部(Department of Energy,DOE)提出的实用目标，对于车载贮氢系统，仅就贮氢量而言，DOE提出的开发目标为2007年达到4.5wt％，2010年达到6wt％，2015年则需达到9wt％，相应体积贮氢密度为45g H₂/L。

在评价贮氢材料的众多性能参数中，贮氢性能测试是较为重要的一个测试性能。表征贮氢性能的参数为吸氢量。现有技术对吸氢量的测试通常采用PCI系统，这种测试装置较为复杂，造成了使用成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的一方面在于提供一种结构较为简单的贮氢测试装置。

一种贮氢测试装置，包括标准容器、测试容器、和压力传感器，所述 压力传感器连通于所述标准容器和测试容器。

进一步地，还包括连通所述标准容器和测试容器的抽真空装置。

进一步地，所述压力传感器连通有一阀门。

进一步地，所述标准容器连通有一阀门。

进一步地，所述测试容器连通有一阀门。

进一步地，所述抽真空装置还连通有一阀门。

进一步地，还包括储气装置。

进一步地，所述储气装置连通有一阀门。

进一步地，所述阀门为电磁阀。

进一步地，所述抽真空装置为真空泵。

本实用新型的贮氢测试装置，通过压力传感器对标准容器、测试容器内的氢气压力进行测试以据此计算出吸氢量，大大降低了测试装置的结构的复杂度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的贮氢测试装置的结构图。

主要元件符号说明：

100 贮氢测试装置

20 标准容器

40 测试容器

60 压力传感器

70 阀门

80 抽真空装置

90 储气装置

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对贮氢测试装置进行更全面的描述。附图中给出了贮氢测试装置的首选实施例。但是，贮氢测试装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对贮氢测试装置的公开内容更加透彻全面。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，为本实用新型实施例所提供的贮氢测试装置100的结构图。本实施例的贮氢测试装置100包括标准容器20、测试容器40、和压力传感器60，该压力传感器60连通于所述标准容器20和测试容器40。

上述实施例中，通过压力传感器60在吸氢反应处于平衡状态下的标准容器20的氢气压力以及标准容器20内的氢气压力进行测试以获得该两个压力参数值，从而得到吸氢量，大大降低了测试装置的结构复杂度。

即使在不交代的情况下，仍然可以理解的是，该贮氢测试装置100还包括用于将氢气输运至标准容器20、测试容器40内的一主管路。该主管路的一端用于通入氢气，主管路分别连通于标准容器20和测试容器40以实现氢气能通入到标准容器20和测试容器40。这里，主管路连通标准容器20和测试容器40的形式可采用分别设置一侧管路，至于侧管路在主管路的位置可根据实际需要来布局。上述主管路、侧管路的具体实现形式可采用本领域常规的气体管路，既可采用金属管道，例如SS-316L等，金属管道最好为无缝管道，以防止漏气；当然又可采用塑胶材质的，例如PP、PE、PVC等热塑性塑料；除此，还可为玻璃管道，玻璃可为无机非金属玻璃，这种管道只适合于实验室小规模，或者为有机树脂玻璃等。

上述压力传感器60的实现形式可采用普通的压力传感器60，可举出电阻应变片压力传感器60、半导体应变片压力传感器60、压阻式压力传感器60、电感式压力传感器60、电容式压力传感器60、谐振式压力传感器60及电容式加速度传感器的实例。

较好地，上述压力传感器60可采用针对气体压强的气压传感器。气压 传感器用于测量气体的绝对压强，可适用于与气体压强相关的物理实验，如气体定律等，也可以在生物和化学实验中测量干燥、无腐蚀性的气体压强。气压传感器主要的传感元件是一个对气压传感器内的强弱敏感的薄膜和一个顶针开控制，电路方面它连接了一个柔性电阻器。当被测气体的压力降低或升高时，这个薄膜变形带动顶针，同时该电阻器的阻值将会改变。电阻器的阻值发生变化。其传感部件还可为变容式硅膜盒。当该变容硅膜盒外界大气压力发生变化时顶针动作，单晶硅膜盒随着发生弹性变形，从而引起硅膜盒平行板电容器电容量的变化来控制气压传感器。气压传感器优选为数字气压传感器。数字气压传感器是利用MEMS技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点，输出方式有为模拟电压输出和数字信号输出两种，其中数字信号输出方式由于和单片机连接方便。

上述测试容器40用于放置待测试的贮氢材料；标准容器20起到空白测试的目的，即其中不放置贮氢材料，用于标定测试容器40在贮氢材料处于吸氢初态时的气压，此处吸氢初态为测试容器40内通入氢气之时。由于以恒定压强输出的氢气贮进入管路后气压难以避免地发生细微的改变，因而吸氢初态的气压与氢气输出气压之间存在一定的偏差，若以氢气输出气压来作为吸氢初态的气压必然地导致计算结果的偏差。标准容器20的设置较好地避免了上述问题。由于标准容器20内氢气的气压与在测试容器40内氢气气压可认为相等，此时测试容记录下标准容器20内氢气的气压即可。标准容器20、测试容器40可为用不锈钢的罐体或玻璃材质的瓶体等。其体积可根据实际测试所需做常规调整。

本例中，还包括抽真空装置80。该抽真空装置80与标准容器20和测试容器40连通，用以将标准容器20和测试容器40内的空气排出去。抽真空装置80与标准容器20和测试容器40连通的实现方式，可采用与前述主 管路直接连通的方式。

上述抽真空装置80可采用本领域公知的结构。例如可采用抽气泵或真空泵。抽气泵指具备一进一出的抽气嘴、排气嘴各一个，并且在进口处能够持续形成真空或负压，排气嘴处形成微正压，工作介质主要为气体的一种仪器。抽气泵的工作原理是电机的圆周运动，通过机械装置使泵内部的隔膜做往复式运动，从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩、拉伸形成真空(负压)，在泵抽气口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将气体压(吸)入泵腔，再从排气口排出。正因为抽气口处或者抽排气口可以与外界大气形成压力差，具有体积小巧、噪音低、运转时间长(可长达24h)等优点。真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。真空泵按照其工作原理主要分为气体捕集泵和气体传输泵两类。

本例中，还可包括储气装置90，用以储存氢气源。储气装置90的实现形式可采用储气瓶，例如高压气瓶。这里，高压气瓶指工作压力不低于8MPa的气瓶。

为了防止上述储气装置90的输出气压不够或氢气流动过程中的气压下降，以保证氢气的气压，本例的贮氢测试装置100还可包括蓄压器(或称储压器)。蓄压器是储存液压能量来吸收压力脉动与冲击压力的部件。蓄压器可采用公知的弹簧荷重式、重锤荷重式、空气压缩式。弹簧荷重式是利用弹簧位移产生的力与液压平衡，为小形低压者构造，简单而廉价，大形或高压者不能制作弹簧式；重锤荷重式是借大重锤，利用柱塞而对液体赋予能量；空气压缩式是利用空气或氮气的压缩性，该种蓄压器又有直接形，直接形空气压缩式蓄压器是气体与液体接触，直接以气体的压力颓推压液体，购造简单。可制作大容量者，但因一体与气体直接接触，气体融入液中，增大液体的压缩率，造成毛病，也须经常补给气体。活塞型空气压缩 式蓄压器是活塞由O型环等密封，强度大，低温高温都可使用，也可用于不燃性作动油，成本高。橡皮袋型空气压缩式蓄压器是封入气体的橡皮袋装入耐高温的钢铁制容器中，橡皮袋的惯性小，应答性也很良好，保养也很简单，精巧。

除了上述公知的蓄压器之外，还可参照专利中国专利CN202926737U，具体为：包含一主体、一上盖、一底盖、一活塞及一充气阀。主体包含一外缸管及一内缸管，该内缸管设于该外缸管内，该外缸管与该内缸管围构有一第一空间，该内缸管围构有一第二空间，该活塞可移动地设于该内缸管的第二空间，该活塞与该上盖之间界定一气室空间，该活塞与该底盖之间界定一油室空间，该气室空间与该第一空间连通。该蓄压器能在不改变外缸管的尺寸下，直接选用小管径的内缸管及小体积的活塞作搭配使用，而相对能减少制造活塞的材料用量，降低生产成本。

本例中，还包括阀门70。阀门70可设置为五个。其分别设置于压力传感器60、标准容器20、测试容器40、抽真空装置80和储气装置90。阀门70用以实现对五者的通入氢气的打开或关闭。阀门70的安装方式可安装在上述主管路和侧管路上。

阀门70的实现形式有很多，可列举出电动阀、减压阀或电磁阀等。为了提高开关动作的精确性，可选择电磁阀。电磁阀可列举出直动式电磁阀、分步直动式电磁阀、先导式电磁阀的实例。直动式电磁阀的原理为：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门70打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门70关闭。分步直动式电磁阀的原理：当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门70打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门70关闭。先导式电磁阀的原理为通电时，电磁力把先导 孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门70打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门70。

为了实现在等温下的测试，还可设置恒温装置。恒温装置可安装在标准容器20和测试容器40上。恒温装置可为公知的恒温箱、恒温水浴箱或恒温加热器等，当然还可为其它的可实现恒温的部件。

在一个实施例中，贮氢测试装置100由标准容器20、测试容器40、数字气压传感器、装有氢气的高压气瓶、蓄压器、恒温箱、真空泵、管路、多个电磁阀所构成。管路由主管路和侧管路所组成。主管路连通有高压气瓶、压力传感器60、蓄压器和真空泵。标准容器20、测试容器40各通过一段侧管路连通于主管路，且二段侧管路上各安装有一电磁阀。主管路靠近高压气瓶的部分安装有一电磁阀，主管路靠近数字气压传感器的部分安装有一电磁阀，主管路靠近真空泵的部分安装有一电磁阀，主管路靠近蓄压器的部分安装有一电磁阀。恒温箱位于标准容器20、测试容器40之外且使得二者置入恒温箱之内。

下面介绍一下本实用新型的贮氢测试装置100的测试过程。

首先，打开所有的阀门70，开启真空泵将整个装置中的氢气抽出到预定真空度。然后关闭真空泵以及其对应的电磁阀。将标准容器20、测试容器40(其内装有待测试贮氢材料的)放置于恒温内，并调整其温度至测试所需温度。打开高压气瓶及其对应的电磁阀，并打开蓄压器及其对应的电磁阀，并同时调节蓄压器使得气压至测试所需气压。打开标准容器20所对应的电磁阀，启动数字气压传感器以及其电磁阀。待数字气压传感器的示数稳定后，打开测试容器40对应的电磁阀，并同时记录下此时数字气压传感器的示数P1。测试容器40内的贮氢材料进行吸氢反应，待吸氢反应气压稳定后，记录下此时的数字气压传感器的示数P2，再按照公知的方法计算 得到吸氢量。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“标准容器”、“测试容器”、“抽真空装置”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种贮氢测试装置，其特征在于，包括标准容器、测试容器、和压力传感器，所述压力传感器连通于所述标准容器和测试容器；还包括连通所述标准容器和测试容器的抽真空装置，所述压力传感器连通有一阀门，所述标准容器连通有一阀门，所述测试容器连通有一阀门，所述抽真空装置还连通有一阀门，还包括储气装置，所述储气装置连通有一阀门。

2.根据权利要求1所述的贮氢测试装置，其特征在于，所述阀门为电磁阀。

3.根据权利要求1所述的贮氢测试装置，其特征在于，所述抽真空装置为真空泵。