KR100931877B1 - Hydrogen storage performance evaluation device using volume method and its control method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부피법을 이용한 수소 저장 성능 평가 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 수소저장성능평가장치에서 고온 또는 극저온 환경의 테스트셀과 항시 항온을 유지하는 표준셀의 연결부위를 최소화시켜 두 셀의 연결부위의 온도구배로 인한 수소저장량의 측정 오차를 최소화하고, 열전소자를 이용한 항온시스템으로 공급가스의 온도를 일정하게 유지시키도록 하고, 내용적 측정 표준물질을 이용하여 테스트셀과 표준셀의 온도변화에 따른 내용적을 계산하여 수소저장량의 측정오차를 최소화하고, 수소 저장체의 압력에 따른 부피 변화를 추산하여 조정해주도록 하고, 평형 조건에 의거한 흡착 및 탈착 조건에 의해 수소 저장 성능을 평가하는 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 평가장치는 항온챔버를 포함하는 본체의 상부를 돌출시켜 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부에서 수직으로 인출관을 배관하여 테스트셀을 장착시킴으로써, 항온챔버 내의 표준셀과 항온챔버 외부의 테스트셀을 연결하는 인출관의 길이를 단축시켜 표준셀과 테스트셀의 온도차이로 인해 발생되는 연결부위인 인출관의 온도구배로 인한 수소저장량의 측정오차를 감소시켰다.

또한, 열전소자를 이용한 항온챔버의 온도를 조절시키도록 하여 배관과 연결부의 부식과 누수에 따른 기기파손을 예방할 수 있으며, 테스트셀의 온도에 의해 변화되는 내용적을 정확하게 산출하여 수소저장량의 측정오차를 최소화하며, 평형압력에 따른 부피변화를 추산 가능하고, 흡착 및 탈착조성에 의해 수소저장성능을 평가하는 등 온도와 압력 및 부피에 따른 측정오차를 최소화하여 정확하게 평가할 수 있는 제어방법의 제공이 가능하게 되었다.

Figure R1020080006770

수소저장성능, 평가장치, 측정오차, 부피변화, 열전소자

The present invention relates to an apparatus for evaluating hydrogen storage performance using a volume method and a control method thereof, and more particularly to minimizing a connection portion between a test cell in a high temperature or cryogenic environment and a standard cell maintaining constant temperature in a hydrogen storage performance evaluating apparatus. Minimize the measurement error of hydrogen storage due to the temperature gradient of the connection part of the two cells, and keep the temperature of supply gas constant with the thermoelectric system using the thermoelectric element, and use the test cell Minimize the measurement error of the hydrogen storage volume by calculating the internal volume according to the temperature change of the standard cell, estimate and adjust the volume change according to the pressure of the hydrogen storage body, and store the hydrogen by adsorption and desorption conditions based on the equilibrium conditions. An apparatus for evaluating performance and a control method thereof.

The evaluation apparatus of the present invention forms a protrusion by protruding an upper portion of a main body including a constant temperature chamber, and by mounting a test cell by piping a drawing tube vertically from the protrusion, a standard cell in the constant temperature chamber and a test cell outside the constant temperature chamber. By shortening the length of the outlet pipe connecting, the measurement error of the hydrogen storage amount is reduced due to the temperature gradient of the outlet pipe, which is the connection part generated by the temperature difference between the standard cell and the test cell.

In addition, by controlling the temperature of the thermostatic chamber using a thermoelectric element, it is possible to prevent equipment damage due to corrosion and leakage of pipes and joints, and to accurately calculate the contents changed by the temperature of the test cell to measure the hydrogen storage error. It is possible to provide a control method that minimizes and estimates the volume change according to the equilibrium pressure, and minimizes the measurement error according to temperature, pressure and volume by evaluating hydrogen storage performance by adsorption and desorption composition. It became.

Figure R1020080006770

Hydrogen storage performance, evaluation device, measurement error, volume change, thermoelectric element

Description

부피법을 이용한 수소 저장 성능 평가 장치 및 그 제어방법{more accurate determinations of hydrogen storage and controlling methods of sieverts apparatus}Apparatus for evaluating hydrogen storage performance using volumetric method and control method thereof {more accurate determinations of hydrogen storage and controlling methods of sieverts apparatus}

본 발명은 부피법을 이용한 수소 저장 성능 평가 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 수소저장성능 평가장치에서 고온 또는 극저온 환경의 테스트셀과 항시 항온을 유지하는 표준셀의 연결부위를 최소화시켜 두 셀의 연결부위의 온도구배로 인한 수소저장량의 측정 오차를 최소화하고, 열전소자를 이용한 항온시스템으로 공급가스의 온도를 일정하게 유지시키도록 하고, 내용적 측정 표준물질을 이용하여 테스트셀과 표준셀의 온도변화에 따른 내용적을 계산하여 수소저장량의 측정오차를 최소화하고, 수소 저장체의 압력에 따른 부피 변화를 추산하여 조정해주도록 하고, 평형 조건에 의거한 흡착 및 탈착 조건에 의해 수소 저장 성능을 평가하는 개선된 성능평가장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for evaluating hydrogen storage performance using a volume method and a control method thereof, and more particularly to minimizing a connection portion between a test cell in a high temperature or cryogenic environment and a standard cell maintaining constant temperature in a hydrogen storage performance evaluating apparatus. Minimize the measurement error of hydrogen storage due to the temperature gradient of the connection part of the two cells, and keep the temperature of supply gas constant with the thermoelectric system using the thermoelectric element, and use the test cell Minimize the measurement error of the hydrogen storage volume by calculating the internal volume according to the temperature change of the standard cell, estimate and adjust the volume change according to the pressure of the hydrogen storage body, and store the hydrogen by adsorption and desorption conditions based on the equilibrium conditions. An improved performance evaluation apparatus for evaluating performance and a control method thereof are provided.

부피법을 이용한 수소 저장 성능 평가 방법에 대한 표준 방법은 1991년 일본 JIS가 발표(JIS H7201)하였으며, 2002년 KS규격(KS D 0073)이 발표되어 수소 저장, 방출량의 측정은 용기 내의 압력, 부피, 그리고 온도와의 관계에 기초하고 있음을 알수 있었다. 이에 따라 상호 연동되는 관계를 가지는 압력, 부피, 온도의 세 변수를 정밀하게 측정 및 제어하고 세 변수에 영향을 미치는 인자들의 영향의 정도를 고찰해 왔다.The standard method for evaluating hydrogen storage performance using the volume method was published by JIS (JIS H7201) in Japan in 1991, and the KS standard (KS D 0073) was published in 2002. And the relationship with temperature. Accordingly, three variables of pressure, volume, and temperature which have interlocking relations are precisely measured and controlled, and the degree of influence of factors affecting the three variables has been considered.

이러한 세 변수 중 온도 제어는 극저온, 고온 환경에서 실험하는 테스트 셀의 온도와, 수소 저장 성능 평가 장치 내부의 온도가 차이에 기한 수소 저장 양 계산 오차가 발생하는 문제가 있다.Among these three variables, temperature control has a problem in that a hydrogen storage amount calculation error occurs due to a difference between a temperature of a test cell experimenting in a cryogenic and high temperature environment and a temperature inside a hydrogen storage performance evaluation device.

또한, 부피 제어는 내용적을 정확하게 알고 있는 표준셀을 이용하여 내용적을 추산하는 방법이 있다. 그러나 표준셀의 내용적을 측정하기 위해서는 물 또는 수은이 이용되는데 그 실험 방법이 까다롭고 결과의 신뢰도가 낮다. 또한 표준셀과 수소 저장 평가 장치를 결속시키는 각각의 이음새부분은 결속시 이음관에 의해 내부부피가 변하는 문제점이 있다.In addition, the volume control has a method of estimating the contents using a standard cell that knows the contents accurately. However, water or mercury is used to measure the volume of the standard cell, which is difficult to test and the reliability of the results is low. In addition, each joint portion that binds the standard cell and the hydrogen storage evaluation device has a problem that the internal volume is changed by the joint pipe during binding.

기존의 장비는 증류수를 이용한 항온챔버로 표준셀의 기체 온도를 조절하고자 하였다. 증류수는 장기간 방치해 두면 오염될 염려가 있다. 이러한 현상은 표준 셀의 밸브와 공급라인이 증류수의 오염으로 부식되거나 오작동 될 수 있으며, 만약 항온챔버에 누수가 발생할 경우 전자 제어장비에 큰 손상을 입힐 우려가 있다. Existing equipment was to control the gas temperature of the standard cell in a constant temperature chamber using distilled water. Distilled water may be contaminated if left for a long time. This phenomenon can cause corrosion and malfunction of the standard cell valve and supply line due to the contamination of distilled water, and if the thermostatic chamber leaks, there is a risk of serious damage to the electronic control equipment.

한편, 수소저장성능을 평가하는 방법으로는 수소에 대한 취성이 없고 부피를 정확하게 알고 있는 내용적 측정 표준 물질을 이용하여 내용적을 추산하는 방법이 있다. 상기 방법이 간단하고 측정값의 신뢰도가 더 높은 방법이지만 고온이나 극저온 환경에서 테스트 셀의 온도에 의한 용적 변화를 알아낼 수가 없는 단점이 있다.On the other hand, as a method of evaluating hydrogen storage performance, there is a method of estimating the content using a content measurement standard material which is not brittle with hydrogen and knows the volume accurately. Although the method is simple and the reliability of the measured value is higher, there is a disadvantage in that the volume change due to the temperature of the test cell cannot be detected in a high temperature or cryogenic environment.

다음으로 부피법을 이용한 수소 저장 성능 평가 장치는 PCT등온선 방법을 이용한 수소 저장량 측정 방법을 적용하여 순차적으로 압력을 높이면서 수소 저장체의 수소 저장 양을 측정하므로 수소 저장체의 부피는 순차적인 압력 변화에 따라 계속 변화할 것이다. 이러한 수소 저장체의 부피 변화 추이를 보정하지 못하여 측정 결과의 신뢰도가 낮았던 문제점을 가지고 있었다. Next, the hydrogen storage performance evaluation apparatus using the volume method measures the hydrogen storage amount of the hydrogen storage body while increasing the pressure sequentially by applying the hydrogen storage capacity measuring method using the PCT isotherm method, so that the volume of the hydrogen storage body has a sequential pressure change. Will continue to change. There was a problem in that the reliability of the measurement result was low because the volume change of the hydrogen storage body could not be corrected.

또한, 수소저장체는 특성에 따라 등온 흡착 및 탈착 과정에의 흡착 압력과 흡착 및 평형 시간은 달라진다. 특히, 탈착 시간에 걸리는 시간은 흡착 시간 보다 길고 여러 탈착 단계를 거친다. 이제까지 흡착 및 탈착 시간에 걸리는 시간은 사용자가 임의로 입력하도록 하였기 때문에 수소의 흡착 및 탈착이 완전하게 이루어 지지 않은 상태에서 입력된 시간이 경과하면 다음 흡착 및 탈착 단계로 진행되는 단점이 있으므로, 이를 보완하기 위한 수단 및 방법이 필요하다.In addition, the adsorption pressure and adsorption and equilibrium time during the isothermal adsorption and desorption process vary depending on the characteristics of the hydrogen storage body. In particular, the time taken for desorption time is longer than the adsorption time and goes through several desorption steps. Since the time taken for the adsorption and desorption time has been arbitrarily input by the user, there is a disadvantage that the adsorbing and desorption of hydrogen proceeds to the next adsorption and desorption step after the input time has elapsed. There is a need for means and methods.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치는,Hydrogen storage performance evaluation apparatus using the volume method of the present invention for solving the above problems,

열전소자에 의해 일정한 온도를 유지하는 항온챔버를 내포하는 본체와; 수소 를 항온챔버로 공급하는 수소공급관과; 불활성가스인 헬륨을 항온챔버로 공급하는 헬륨공급관과; 항온챔버내에 배관되어 일측단부는 상기 수소공급관과 헬륨공급관으로부터 각 가스를 공급받아 합류시키고, 타측단부는 내부가스를 방출시기는 배출구가 형성된 메인배관과; 상기 메인배관의 일측에 연통되어 본체 외부로 인출되는 인출관의 단부에 착탈가능하게 결합되는 테스트셀과; 상기 메인배관에 연통되어 메인배관의 내부가 진공상태로 되게 하는 진공펌프를 구비한 진공배관;을 포함하여 구성된다.A main body including a constant temperature chamber which maintains a constant temperature by the thermoelectric element; A hydrogen supply pipe for supplying hydrogen to the constant temperature chamber; A helium supply pipe for supplying helium, which is an inert gas, to a constant temperature chamber; A main pipe which is piped in a constant temperature chamber, one end of which receives each gas from the hydrogen supply pipe and the helium supply pipe, and the other end of which is formed with an outlet for discharging the internal gas; A test cell which is connected to one side of the main pipe and detachably coupled to an end of the outgoing pipe which is drawn out of the main body; And a vacuum pipe communicating with the main pipe and having a vacuum pump for allowing the inside of the main pipe to be in a vacuum state.

또한, 본 발명의 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치의 제어방법은,In addition, the control method of the hydrogen storage performance evaluation apparatus using the volume method of the present invention,

항온챔버를 내포하는 본체와, 수소공급관 및 헬륨공급관과, 항온챔버내의 메인배관과, 상기 메인배관에서 인출되어 외부로 표출되는 인출관의 단부에 설치된 테스트셀과, 상기 메인배관의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프가 장착된 진공배관을 포함하여 구성되는 수소저장체의 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치를 이용해 표준셀과 테스트셀의 내용적을 측정하고, 테스트셀에 수소저장체를 넣은 후 압력을 순차적으로 올려 압력변화에 따른 수소저장체의 부피변화를 측정하고, 이를 계산하여 수소저장성능을 평가하는 제어방법에 있어서; 항온챔버 내부의 표준셀과 본체 외부의 테스트셀을 연결하는 인출관의 길이를 단축시켜 온도구배를 최소화하고; 상기 항온챔버의 메인배관에는 인출관의 분기부분에 최대한 근접되도록 온도센서를 장착하여 온도측정값에 의해 온도컨트롤러가 열전소자를 구동시켜 표준셀을 포함하는 항온챔버 내부의 온도를 일정하게 유지시키도록 하였다.A main body containing a constant temperature chamber, a hydrogen supply pipe and a helium supply pipe, a main pipe in the constant temperature chamber, a test cell installed at an end of the drawing pipe drawn out from the main pipe and exposed to the outside, and a vacuum inside the main pipe. After measuring the contents of the standard cell and the test cell using the hydrogen storage performance evaluation device using the volumetric method of the hydrogen storage, including the vacuum pipe equipped with a vacuum pump to make a furnace, and putting the hydrogen storage in the test cell In the control method of increasing the pressure in order to measure the volume change of the hydrogen storage in accordance with the pressure change, and calculates this to evaluate the hydrogen storage performance; Minimizing the temperature gradient by shortening the length of the outlet pipe connecting the standard cell inside the constant temperature chamber and the test cell outside the main body; The main pipe of the constant temperature chamber is equipped with a temperature sensor so as to be as close as possible to the branch of the outlet tube, so that the temperature controller drives the thermoelectric element by the temperature measurement value to maintain a constant temperature inside the constant temperature chamber including the standard cell. It was.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치 및 그 제어방법은,As described in detail above, the hydrogen storage performance evaluation apparatus using the volume method of the present invention and a control method thereof,

항온챔버를 포함하는 본체의 상부를 돌출시켜 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부에서 수직으로 인출관을 배관하여 테스트셀을 장착시킴으로써, 항온챔버 내의 표준셀과 항온챔버 외부의 테스트셀을 연결하는 인출관의 길이를 단축시켜 표준셀과 테스트셀의 온도차이로 인해 발생되는 연결부위인 인출관의 온도구배로 인한 수소저장량의 측정오차를 감소시켰다.Protruding the upper portion of the main body including a constant temperature chamber to form a protrusion, and by mounting the test cell by piping the withdrawal pipe vertically from the protrusion, the drawing tube connecting the standard cell in the constant temperature chamber and the test cell outside the constant temperature chamber By shortening the length, the measurement error of the hydrogen storage amount due to the temperature gradient of the drawing pipe, which is the connection part caused by the temperature difference between the standard cell and the test cell, is reduced.

또한, 열전소자를 이용한 항온챔버의 온도를 조절시키도록 하여 배관과 연결부의 부식과 누수에 따른 기기파손을 예방할 수 있으며, 테스트셀의 온도에 의해 변화되는 내용적을 정확하게 산출하여 수소저장량의 측정오차를 최소화하며, 평형압력에 따른 부피변화를 추산 가능하고, 흡착 및 탈착조성에 의해 수소저장성능을 평가하는 등 온도와 압력 및 부피에 따른 측정오차를 최소화하여 정확하게 평가할 수 있는 제어방법의 제공이 가능하게 되었다. In addition, by controlling the temperature of the thermostatic chamber using a thermoelectric element, it is possible to prevent equipment damage due to corrosion and leakage of pipes and joints, and to accurately calculate the contents changed by the temperature of the test cell to measure the hydrogen storage error. It is possible to provide a control method that minimizes and estimates the volume change according to the equilibrium pressure, and minimizes the measurement error according to temperature, pressure and volume by evaluating hydrogen storage performance by adsorption and desorption composition. It became.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 2a를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 수소저장체의 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치(1)는, 열전소자에 의해 일정한 온도를 유지하는 항 온챔버(20)를 내포하는 본체(10)와; 수소를 항온챔버(20)로 공급하는 수소공급관(30)과; 불활성가스인 헬륨을 항온챔버로 공급하는 헬륨공급관(40)과; 항온챔버내에 배관되어 일측단부는 상기 수소공급관(30)과 헬륨공급관(40)으로부터 각 가스를 공급받아 합류시키고, 타측단부는 내부가스를 방출시키도록 항온챔버의 외부로 표출되는 배출구가 형성된 메인배관(50)과; 상기 메인배관의 일측에 연통되어 본체(10) 외부로 인출되는 인출관(60)의 단부에 착탈가능하게 결합되는 테스트셀(66)과; 상기 메인배관에 연통되어 메인배관의 내부가 진공상태로 되게 하는 진공펌프(76)를 구비한 진공배관(70);을 포함하여 구성된다.1A to 2A, the hydrogen storage performance evaluation apparatus 1 using the volumetric method of the hydrogen storage body according to the present invention includes a body containing a constant temperature chamber 20 which maintains a constant temperature by a thermoelectric element. 10; A hydrogen supply pipe 30 for supplying hydrogen to the constant temperature chamber 20; A helium supply pipe 40 for supplying helium, which is an inert gas, to a constant temperature chamber; The main end pipe is formed in the constant temperature chamber so that one side end receives the gas from the hydrogen supply pipe 30 and the helium supply pipe 40 and joins the other end, and the other end has a discharge port that is discharged to the outside of the constant temperature chamber to discharge the internal gas. 50; A test cell 66 which is connected to one side of the main pipe and detachably coupled to an end of the outgoing pipe 60 drawn out of the main body 10; And a vacuum pipe (70) having a vacuum pump (76) communicating with the main pipe to allow the interior of the main pipe to be in a vacuum state.

상기 본체(10)는 상부에 “ㄱ”자 형태의 돌출부(11)를 형성하여 상기 돌출부 내부에 항온챔버(20)의 일부가 위치하도록 하고, 상기 돌출부(11)의 저면에는 항온챔버(20)로부터 인출관(60)을 수직배관하고, 상기 인출관의 하단에 테스트셀(66)이 결합되도록 한다. The main body 10 forms a protrusion 11 having a “a” shape on the upper portion so that a part of the constant temperature chamber 20 is positioned inside the protrusion, and the constant temperature chamber 20 is disposed on the bottom of the protrusion 11. Vertically pipe the withdrawal pipe 60 from, so that the test cell 66 is coupled to the lower end of the withdrawal pipe.

또한, 상기 수소공급관(30)과 헬륨공급관(40)에는 각각 가스에 포함되어 있는 이물질을 필터링하기 위한 라인필터(31,41)가 장착되고, 상기 배관내의 압력을 측정하기 위한 압력계(321,421) 및 압력조절밸브(32,42)와, 가스의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(33,43)와, 공급되는 가스의 유량을 조절하기 위한 니들밸브(34,44)와, 상기 가스를 항온챔버(20)내의 표준셀(59)로 유입시키는 흐름을 단속하는 고압 밸로우즈밸브(35,45)가 장착되어 있다.In addition, the hydrogen supply pipe 30 and the helium supply pipe 40 are each equipped with line filters 31 and 41 for filtering foreign substances contained in the gas, pressure gauges 321 and 421 for measuring the pressure in the pipe and Pressure regulating valves 32 and 42, check valves 33 and 43 for preventing backflow of gas, needle valves 34 and 44 for adjusting the flow rate of the supplied gas, and the gas in a constant temperature chamber ( 20 are mounted with high-pressure bellows valves 35 and 45 for intermittent flow into the standard cell 59.

다음으로 상기 메인배관(50)은 표준셀로써 다수의 압력변환기(58)와 고압 밸로우즈밸브(55‘)가 장착되어 배관내부의 압력을 미세조절할 수 있게 하며, 인출 관(60)의 분기부분과 근접된 부분에는 온도센서(56)가 장착되어 인출관 내의 가스온도를 센싱하도록 한다. 이러한 온도센서(56)는 인출관 내의 가스온도를 센싱하고 센싱값이 설정값과 차이가 날 경우 온도컨트롤러(57)가 열전소자를 작동시켜 항온챔버(20)의 온도를 조정하도록 하고 이에 따라 표준셀(59) 내의 가스온도가 일정하게 유지되도록 하는 등 열전소자를 이용하여 히팅 및 공냉이 이루어져 항온챔버의 온도를 조절함으로, 증류수의 누수로 인한 부식 및 장비의 손실을 방지하도록 할 수 있다. 또한, 상기 메인배관(50)의 일측 단부는 항온챔버(20)의 외부로 표출되어 내부가스를 배출하는 배출구로 형성된다. 상기 외부로 표출되는 부분에는 고압밸로우즈밸브(55)가 설치되어 가스단속이 이루어지도록 하고, 유량조절을 위한 니들배브(54)와 외부공기의 유입을 방지하기위한 체크밸브(53)가 장착된다.Next, the main pipe 50 is equipped with a plurality of pressure transducers 58 and a high-pressure bellows valve 55 'as a standard cell to finely control the pressure in the pipe, and the branch of the outlet pipe 60. In close proximity to the temperature sensor 56 is mounted to sense the gas temperature in the outlet pipe. The temperature sensor 56 senses the gas temperature in the outlet pipe, and if the sensing value is different from the set value, the temperature controller 57 operates the thermoelectric element to adjust the temperature of the constant temperature chamber 20 and accordingly the standard By controlling the temperature of the constant temperature chamber by using a thermoelectric element such as to maintain a constant gas temperature in the cell 59, it is possible to prevent corrosion and loss of equipment due to leakage of distilled water. In addition, one end of the main pipe 50 is formed as a discharge port to be discharged to the outside of the constant temperature chamber 20 to discharge the internal gas. The high-pressure bellows valve 55 is installed at the portion that is exposed to the outside to control the gas, and the needle valve 54 for adjusting the flow rate and the check valve 53 for preventing the inflow of external air are installed. do.

상기 메인배관(50)에 연통설치된 진공배관(70)에는 배관을 단속하기 위한 고압 밸로우즈밸브(75,75‘)와, 배관의 압력을 측정하기 위한 진공압력계(79)와, 배관의 압력에 따라 자동으로 개폐가 이루어지는 전자밸브(78)와, 라인트랩(77)과, 역류를 방지하기 위한 체크밸브(73)와 진공펌프(76)가 설치된다. 따라서, 항온챔버 내부의 메인배관(50)과 연결된 헬륨공급관(40)과 수소공급관(30)의 고압 밸로우즈밸브(35,45)를 차단시키고, 진공배관(70)의 고압 밸로우즈밸브(75,75’)를 개방한 후 진공펌프(76)를 구동시키면 항온챔버(20) 내부의 표준셀(59)은 진공상태가 된다. 다음으로 진공배관의 고압밸로우즈밸브(75,75‘)를 차단시킨 다음 헬륨가스 또는 수소가스를 공급하여 수소공급관(30) 또는 헬륨공급관(40)의 고압밸로우즈밸브(35,45)를 차단시킨 후 인출관의 고압밸로우즈밸브(65)를 개방시켜 표준셀(59)과 테스트셀(66)의 용적과 평행온도 및 평행압력을 측정하는 것이다.The vacuum pipe 70 in communication with the main pipe 50 has a high-pressure bellows valve (75, 75 ') for controlling the pipe, a vacuum pressure gauge (79) for measuring the pressure of the pipe, and the pressure of the pipe Accordingly, the solenoid valve 78, the line trap 77, and the check valve 73 and the vacuum pump 76 for preventing the reverse flow are provided. Accordingly, the high pressure bellows valves 35 and 45 of the helium supply pipe 40 and the hydrogen supply pipe 30 connected to the main pipe 50 inside the constant temperature chamber are blocked, and the high pressure bellows valve 75 of the vacuum pipe 70 is blocked. When the vacuum pump 76 is driven after opening the '75', the standard cell 59 inside the constant temperature chamber 20 is in a vacuum state. Next, the high pressure bellows valves 75 and 75 'of the vacuum pipe are shut off, and then the helium gas or the hydrogen gas is supplied to the high pressure bellows valves 35 and 45 of the hydrogen supply pipe 30 or the helium supply pipe 40. After shutting off, the high-pressure bellows valve 65 of the outlet pipe is opened to measure the volume, parallel temperature, and parallel pressure of the standard cell 59 and the test cell 66.

한편, 상기 메인배관(50)의 일측에 연통설치된 인출관(60)은 고압밸로우즈밸브(65)가 설치되어 배관의 단속이 이루어지도록 하고, 이물질을 제거하기 위한 라인필터(61)와 유량을 조절하기 위한 니들밸즈(64)가 각각 장착되어 있으며, 단부에는 테스트셀(66)이 장착되어 성능평가가 이루어지도록 한다. 상기 인출관(60)은 도 2a를 참조한 바와같이 본체 돌출부(11)로부터 수직배관됨으로 기존에 "ㄱ"자로 꺾이어 배관된 형태보다 항온챔버(20) 내의 메인배관인 표준셀(59)과 테스트셀(66) 사이의 연결길이를 최소화하여 각 셀의 온도구배에 따른 측정오차를 최소화하도록 하였다. On the other hand, the withdrawal pipe 60 is installed in communication with one side of the main pipe 50, the high-pressure bellows valve 65 is installed so that the pipe is interrupted, the line filter 61 and the flow rate for removing foreign matter Needle valves 64 for adjusting the respective are mounted, and the test cell 66 is mounted at the end to allow the performance evaluation. As the outlet pipe 60 is vertically piped from the main body protrusion 11 as shown in FIG. 2A, a test with the standard cell 59, which is a main pipe in the constant temperature chamber 20, is performed rather than being previously piped. The connection length between the cells 66 was minimized to minimize measurement errors due to the temperature gradient of each cell.

또한, 도 1b와 도 1c를 참조한 바와같이 상기 테스트셀(66)에는 가열수단(80)이 착탈가능하게 설치되어 테스트셀에 온도를 가하도록 한다. 상기 가열수단(80)은 내부에 온열선이 배선된 패드형태 또는 가열판이 내장된 형태 등 다양한 형태로 형성하여 테스트셀(66)을 감싸도록 구성하고, 온도측정센서를 더 구비시켜 설정온도만큼 가열이 이루어지도록 할 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 1B and 1C, the heating unit 80 is detachably installed in the test cell 66 to apply a temperature to the test cell. The heating means 80 is configured to surround the test cell 66 by forming a variety of forms, such as a pad form wired inside the heating wire or a built-in heating plate, and further equipped with a temperature measuring sensor to heat the set temperature This can be done.

이러한 가열수단(80)은 테스트셀(66)에 장착시 가열수단의 중량에 의해 테스트셀(66)에 하중을 가하게 됨으로 테스트셀(66)을 표준셀(59)과 연결하는 인출관(60)의 이음새부분을 벌어지게 해 측정오차가 발생될 수 있다. 따라서, 본체(10)에 트레이(12)를 인출가능하게 설치하여 상기 테스트셀(66)을 감싸는 가열수단(80)을 장착할 시 트레이를 인출하여 트레이(12)의 상부에 가열수단(80)이 안치시켜 테스트셀(66)에 하중이 전달되는 것을 방지할 수 있다.The heating means 80 is applied to the test cell 66 by the weight of the heating means when mounted on the test cell 66, the lead-out pipe 60 connecting the test cell 66 and the standard cell 59 Opening of the seam may cause measurement errors. Therefore, when the tray 12 is installed on the main body 10 to be pulled out, and the heating means 80 surrounding the test cell 66 is mounted, the tray is withdrawn and the heating means 80 is placed on the upper portion of the tray 12. This settling can prevent the load from being transferred to the test cell 66.

다음으로 도 2a를 참조한 바와같이 상기 수소저장평가장치의 제어방법은,Next, as shown in Figure 2a, the control method of the hydrogen storage evaluation device,

항온챔버(20)를 내포하는 본체(10)와, 수소공급관(30) 및 헬륨공급관(40)과, 상기 수소공급관과 헬륨공급관과 연통설치된 메인배관과, 상기 항온챔버내의 메인배관인 표준셀과, 상기 메인배관에서 인출되어 외부로 표출되는 인출관(60)의 단부에 설치된 테스트셀(66)과, 상기 메인배관의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(76)가 장착된 진공배관(70)을 포함하여 구성되는 수소저장체의 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치(1)를 이용해 표준셀과 테스트셀의 내용적을 측정하고, 테스트셀에 수소저장체를 넣은 후 압력을 순차적으로 올려 압력변화에 따른 수소저장체의 부피변화를 측정하고, 이를 계산하여 수소저장성능을 평가하는 제어방법에 있어서, 항온챔버(20) 내부의 표준셀(59)과 본체 외부의 테스트셀(66)을 연결하는 인출관(60)의 길이를 단축시켜 온도구배를 최소화하고; 상기 항온챔버의 메인배관(50)에는 인출관(60)의 분기부분에 최대한 근접되도록 온도센서(56)를 장착하여 온도측정값에 의해 온도컨트롤러(57)가 열전소자를 구동시켜 표준셀을 포함하는 항온챔버(20) 내부의 온도를 일정하게 유지시키도록 한다.The main body 10 containing the constant temperature chamber 20, the hydrogen supply pipe 30 and helium supply pipe 40, the main pipe installed in communication with the hydrogen supply pipe and helium supply pipe, the standard cell which is the main pipe in the constant temperature chamber and The vacuum pipe 70 is provided with a test cell 66 installed at an end of the drawing pipe 60 drawn out from the main pipe and exposed to the outside, and a vacuum pump 76 for making the inside of the main pipe into a vacuum state. Using the hydrogen storage performance evaluation device (1) using the volumetric method of the hydrogen storage body comprising a) to measure the contents of the standard cell and the test cell, and put the hydrogen storage medium in the test cell, the pressure is sequentially raised In the control method of measuring the volume change of the hydrogen storage according to the change and calculating the hydrogen storage performance, the standard cell 59 inside the constant temperature chamber 20 is connected to the test cell 66 outside the main body. Shorten length of drawer tube 60 to say Turn and minimize the temperature gradient; The main pipe 50 of the constant temperature chamber is equipped with a temperature sensor 56 so as to be as close as possible to the branch of the outlet pipe 60, the temperature controller 57 drives the thermoelectric element by the temperature measurement value to include a standard cell. The temperature inside the constant temperature chamber 20 is kept constant.

상기 제어방법은 구조적 개선으로 인한 온도구배와 항온챔버 내부의 온도 제어를 통해 온도 오차 발생의 최소화 시킨다. 이를 자세히 살펴보면,The control method minimizes the occurrence of temperature error through the temperature gradient and temperature control inside the constant temperature chamber due to structural improvement. If you look closely at this,

상기 인출관(60)은 본체(10)로부터 외부로 노출된 연결부위로 테스트셀(66)과 표준셀(59)을 잇는 연결부위이다. 수소저장체의 수소 저장 온도 조건이 고온 또 는 저온일 경우 테스트셀(66)의 온도는 상온을 유지하는 표준셀(59)과 온도 차이가 발생하게 되어 연결 부위에는 온도구배가 필연적으로 발생하게 된다. The outlet pipe 60 is a connection portion connecting the test cell 66 and the standard cell 59 to a connection portion exposed to the outside from the main body 10. When the hydrogen storage temperature condition of the hydrogen storage body is a high temperature or low temperature, the temperature of the test cell 66 is different from the standard cell 59 that maintains room temperature, so that a temperature gradient inevitably occurs at the connection site. .

도 3은 k단계 평형압력에서 수소 저장체에 흡착한 수소원자의 몰수계산식을 도시한 것으로, 상술된 온도구배의 구간이 넓어질수록 도 3에 도시된 수식에 의하여 실제 테스트셀의 온도는 인출관인 연결부위와 테스트셀 온도(Tcell)와 차이가 발생하므로 수소 저장량의 오차가 커지게 된다.Figure 3 shows the equation of the number of moles of hydrogen atoms adsorbed to the hydrogen storage body at the equilibrium pressure k step, the wider the interval of the temperature gradient described above, the actual temperature of the test cell by the formula shown in FIG. Since the difference between the connection part and the test cell temperature (Tcell) occurs, the hydrogen storage error becomes large.

즉, 기존 장비의 연결 부위는 “ㄱ”자 형태로 구부린 채로 저장 장치 외부로 돌출된 형태로 테스트 셀과 체결되어 있지만, 본 발명의 노출된 연결부위인 인출관(60)은 도 1a에서 보는 바와 같이 장치에서 수직으로 배관되어 테스트셀(66)이 체결되게 하였다. 따라서, “ㄱ”자로 구부린 형태의 기존의 노출 연결 부위보다 길이가 단축되어 온도구배 범위를 줄이게 되어 측정 오차를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.That is, the connection part of the existing equipment is fastened to the test cell in the form of protruding out of the storage device while being bent in the form of "a", the outlet pipe 60, which is an exposed connection part of the present invention as shown in Figure 1a Likewise, the test pipe 66 is fastened by being vertically piped from the apparatus. Therefore, the length is shorter than that of the existing exposed connection portion bent by the letter “a”, thereby reducing the temperature gradient range, thereby reducing the measurement error.

아울러 기존의 장비는 증류수나 기타 냉매를 이용한 항온챔버로 표준셀의 기체 온도를 조절하고자 하였다. 그러나 증류수나 기타 냉매는 장기간 방치해 두면 오염될 염려가 있다. 이러한 현상은 표준셀의 밸브와 공급라인이 증류수의 오염으로 부식되거나 오작동의 위험을 낳으며, 항온챔버에 누수가 발생할 경우 장비의 전자 제어장비에 큰 손상을 입힐 우려가 있다. In addition, the existing equipment was intended to control the gas temperature of the standard cell with a constant temperature chamber using distilled water or other refrigerants. However, distilled water or other refrigerants may be contaminated if left for a long time. This phenomenon causes the valve and the supply line of the standard cell to be corroded by the contamination of the distilled water or the risk of malfunction, and if there is a leak in the constant temperature chamber, there is a risk of damaging the electronic control equipment of the equipment.

상기 문제점을 해결하고자 표준셀(59)의 기체 온도를 일정하게 유지시키기 위해 열전소자를 이용한 항온챔버를 사용하였다. 상기 열전소자를 이용한 온도조절은 증류수나 기타 냉매 사용으로 인한 오염과 기기 오작동을 방지할 수 있다. 이러 한 항온챔버(20)의 온도조절을 정밀하게 하기 위하여 메인배관 내 온도 센서(56)를 인출관의 분기부분에 최대한 밀착시켜 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 인출관(60)은 외부에 노출되고 테스트셀(66)의 고온 또는 저온 환경에 노출되어 온도 구배가 일어날 수 있으므로, 인출관이 분기되는 부분과 최대한 가까운 부분의 배관내에 온도센서(56)를 장착하여 외부 온도 변화에 민감한 가스의 온도를 센싱하여 항온챔버(20)의 온도컨트롤러(57)에 의해 온도 조절되도록 함으로써 표준셀(59) 내부의 가스 온도를 일정하게 유지시키게 한다.In order to solve the problem, a constant temperature chamber using a thermoelectric element was used to maintain a constant gas temperature of the standard cell 59. Temperature control using the thermoelectric element can prevent contamination and malfunction of the device due to the use of distilled water or other refrigerants. In order to precisely control the temperature of the constant temperature chamber 20, it is preferable to install the temperature sensor 56 in the main pipe as closely as possible to the branch of the outlet pipe. That is, since the drawing tube 60 is exposed to the outside and exposed to the high or low temperature environment of the test cell 66, a temperature gradient may occur, so that the temperature sensor 56 in the pipe as close as possible to the branch where the drawing tube is branched. By mounting a temperature of the gas sensitive to the external temperature change is controlled by the temperature controller 57 of the constant temperature chamber 20 to maintain a constant gas temperature inside the standard cell (59).

다음으로 내용적측정 표준물질을 이용하여 온도에 따른 테스트셀의 부피용적 측정방법을 알아본다.Next, the volumetric measurement method of the test cell according to temperature using the volumetric standard is examined.

상기 내용적측정 표준물질은 테스트셀(66)와 같은 재료의 물질을 사용하고 표면이 이피(EP)처리를 하였다. 테스트셀 재료는 고온 또는 극저온 환경에서 재료가 가지는 고유 성질에 의해 부피가 팽창 또는 수축할 것이므로 이에 대한 내용적 보정이 필요하다. 내용적측정 표준물질은 테스트셀과 같은 재료이므로 팽창 계수가 동일하여 온도 변화로 인한 내용적 편차를 줄일 수 있다. 그리고 외부에 이피 처리를 하여 기체가 내용적측정 표준물질에 흡착하여 발생할 수 있는 압력의 편차에 기한 내용적 계산 오차를 방지할 수 있다.The volumetric standard was made of the same material as the test cell 66 and the surface was subjected to EP treatment. Since the test cell material will expand or contract in volume due to the inherent properties of the material in a high temperature or cryogenic environment, a correction is required. Since the measurement standard is the same material as the test cell, the expansion coefficient is the same, which can reduce the content deviation due to temperature change. In addition, the external skin treatment can be used to prevent content calculation errors due to pressure variations that can occur due to adsorption of gas to the content measurement standard.

구체적인 실험 방법으로는 Specific experimental method

첫 번째 단계로 빈 테스트셀(66)을 장치에 결속시킨 후 진공펌프(76)를 이용하여 진공 상태로 만든다. 인출관(60)에 설치된 고압밸로우즈밸브(65)를 닫은 채 적당한 압력만큼 헬륨 가스를 공급하고 평형 상태에 도달하면 인출관의 고압밸로우즈밸브(65)를 열어두어 표준셀(59)과 테스트셀(66)에 걸친 평형 압력과 평형 온도를 측정한다. In the first step, the empty test cell 66 is bound to the apparatus and then vacuumed using the vacuum pump 76. Supplying helium gas at an appropriate pressure while closing the high pressure bellows valve 65 installed in the outlet pipe 60 and when the equilibrium state is reached, the high pressure bellows valve 65 of the outlet pipe is opened and the standard cell 59 is opened. And the equilibrium pressure and equilibrium temperature across the test cell 66 are measured.

두 번째 단계로 실험이 종료된 후 내용적측정 표준물질을 테스트셀(66)에 넣은 후 장치에 결속시킨 후 진공 펌프를 이용하여 진공 상태로 만든다. 인출관 측 고압밸로우즈밸브(65)을 닫은 채 적당한 압력만큼 헬륨 가스를 공급하고 평형 상태에 도달하면 인출관측 고압밸로우즈밸브를 열어두어 표준셀과 테스트셀에 걸친 평형 압력과 평형 온도를 측정한다.In the second step, after the experiment is finished, the volumetric standard is placed in the test cell 66, and then bound to the apparatus, and then vacuumed using a vacuum pump. Supply helium gas at the appropriate pressure while closing the high-pressure bellows valve 65 on the outlet pipe and when the equilibrium is reached, open the outlet-side high-pressure bellows valve to maintain the equilibrium pressure and equilibrium temperature across the standard and test cells. Measure

두 단계의 실험이 종료된 후 도 4에 도시된 수식에 대입하여 표준셀의 내용적과 테스트셀과 인출관인 연결부위의 내용적을 구할 수 있다. After the two-step experiment is completed, the content of the standard cell and the content of the connection part of the test cell and the drawing pipe can be obtained by substituting the formula shown in FIG. 4.

다음으로 제어방법을 통한 샘플의 부피측정을 살펴보면,Next, look at the volume measurement of the sample through the control method,

테스트셀(66)에 수소 저장체를 넣은 후 PCT등온선 측정 방법(한국산업규격 KS D 0066)과 마찬가지로 압력을 순차적으로 올려가면서 충전압과 평형압을 기록한다. 위 기록된 압력을 이용하여 적절한 상태 방정식(EOS)를 이용하면 압력 변화에 따른 수소 저장체의 부피값이 도출된다. 그리고 수소를 이용한 PCT등온선 측정값에서 수소 저장량을 산출할 때 계산식에서 요구되는 수소 저장체의 부피값에 상기 계산된 부피값을 대입한다. 단, 수소 저장 과정에서 측정되는 평형 압력값과 수소 부피 측정값 측정 단계에서 생산된 평형 압력값은 차이가 나면 산술 평균으로 보정한 값을 대입한다. 이 과정에서 수소 저장 과정 중 각 단계 별 평형 압력에서 추정되 는 수소 저장체의 부피는 도 5에 도식된 수식에 대입하여 구할 수 있다. After putting the hydrogen reservoir in the test cell 66, the filling pressure and the equilibrium pressure are recorded while increasing the pressure sequentially as in the PCT isotherm measuring method (Korean Industrial Standard KS D 0066). By using the appropriate condition equation (EOS) with the pressures noted above, the volumetric value of the hydrogen reservoir with pressure changes is derived. When the hydrogen storage amount is calculated from the PCT isotherm measured value using hydrogen, the calculated volume value is substituted into the volume value of the hydrogen storage body required by the formula. However, if the equilibrium pressure value measured in the hydrogen storage process and the equilibrium pressure value produced in the hydrogen volume measurement step are different, the value corrected by the arithmetic mean is substituted. In this process, the volume of the hydrogen storage body estimated at the equilibrium pressure of each stage of the hydrogen storage process can be obtained by substituting the equation shown in FIG. 5.

실험방법은, 수소 저장체를 테스트셀(66)에 넣은 후 장비 내부를 진공펌프(76)를 이용하여 진공 상태로 만든다. 인출관(60) 측의 고압 밸로우즈밸브(65)를 닫은 채 적당한 압력만큼 가스를 공급한 후 평형 상태에 도달하면 인출관 측의 고압밸로우즈밸브를 열어두어 표준셀(59)과 테스트셀(66)에 걸친 평형 압력과 평형 온도를 측정한다. 그리고 인출관측 고압밸로우즈밸브를 닫은 후 다시 적당한 압력을 추가로 공급하면서 수소 저장량을 측정하고자 하는 최대 압력까지 위 단계를 반복한다. 상기 각 압력 변화에 따른 수소 저장체의 부피 변화를 도 6에 의해 계산한다.In the test method, the hydrogen reservoir is placed in the test cell 66 and the inside of the equipment is vacuumed using the vacuum pump 76. After supplying gas with a suitable pressure while closing the high pressure bellows valve 65 on the outlet pipe 60 side and reaching the equilibrium state, open the high pressure bellows valve on the outlet pipe side to open the standard cell 59 and the test cell. Measure the equilibrium pressure and equilibrium temperature over (66). Then, close the withdrawal high pressure bellows valve and repeat the above steps up to the maximum pressure to measure hydrogen storage while supplying additional pressure. The volume change of the hydrogen reservoir according to each pressure change is calculated by FIG. 6.

도 6에 의하여 계산된 평형압력에 대한 수소저장체의 부피를 기반으로 하여 PCT등온선 측정의 평형압력에 대응하는 수소저장체의 부피를 추정하여 도 3에 대입 계산함으로써 각 단계에서의 수소저장체에 흡착한 수소원자 수를 계산할 수 있다. Based on the volume of the hydrogen storage with respect to the equilibrium pressure calculated by FIG. 6, the volume of the hydrogen storage corresponding to the equilibrium pressure of the PCT isotherm is estimated and substituted into FIG. The number of hydrogen atoms adsorbed can be calculated.

다음으로 평형시간을 제어하여 압력을 올리는 승압단계에서 승압과정을 제어하여 측정시간을 단축시킬 수 있다. Next, it is possible to reduce the measurement time by controlling the boosting process in the boosting step of raising the pressure by controlling the equilibrium time.

즉, 흡착량 측정시 흡착 용기로의 가스 유입 후 흡착에 걸리는 평형 압력을 체크하고 온도가 안정적으로 유지되는지 확인하는 것이 중요하다. 이를 위하여 기존의 장비는 가스 유입 후 평형 압력을 설정대기시간 동안 대기시킨 후에 다음 단계로 넘어가도록 설계하였다. 따라서 설정 대기 시간에 평형에 도달하지 않은 수소 저장체의 경우는 강제로 다음 단계로 넘어가게 되므로 완전한 평형 조건 상태의 값 을 찾지 못하게 된다. 이를 방지하기 위해 설정 대기 시간을 상당한 기간으로 설정하게 되면 매 단계마다 평형 상태를 유지하는데 그만큼 시간이 오래 걸리므로 실험 시간이 오래 소요되는 문제가 있다. That is, when measuring the adsorption amount, it is important to check the equilibrium pressure applied to the adsorption after the gas is introduced into the adsorption vessel and to confirm that the temperature is kept stable. For this purpose, the existing equipment was designed to move to the next stage after waiting for equilibrium pressure for the set waiting time after the gas inflow. Hence, for hydrogen reservoirs that have not reached equilibrium at the set waiting time, they will be forced to move to the next stage, thus failing to find the value of the complete equilibrium condition. In order to prevent this, if the setting wait time is set to a considerable period, it takes a long time to maintain the equilibrium state every step, there is a problem that takes a long time experiment.

상기 문제점을 개선하기 위해 사용자가 평형 상태라고 판단하는 평형지속시간과 평형지속시간에 대응하는 평형압력 및 평형온도의 오차허용범위를 실험 시작 전에 미리 입력하면, 가스 유입 후 평형 압력은 설정 대기 시간동안 압력과 온도가 오차 허용 범위 내에서 있어야만 평형 상태로 간주하게 되고 다음 단계로 넘어가게 된다. 따라서 저장체마다 다른 특성을 가지는 평형 조건에 대응하여 수소 저장 양을 계산할 수 있으며 사용자가 미리 지정한 평형 시간이 경과하면 다음 단계로 넘어가는 과거 방법보다 측정 시간을 단축시킬 수 있다. In order to solve the above problems, if the user inputs an equilibrium duration time and an allowable range of equilibrium pressure and equilibrium temperature corresponding to the equilibrium duration time before the experiment starts, the equilibrium pressure after the gas inflow is set during the standby time. Pressure and temperature must be within tolerance to be considered equilibrium and proceed to the next step. Therefore, the amount of hydrogen storage can be calculated according to the equilibrium conditions having different characteristics for each storage body, and the measurement time can be shortened compared to the past method, which proceeds to the next step after a predetermined equilibrium time elapses.

이와같이 각 과정에서의 측정과정을 제어하여 오차범위를 감소시킴으로써 다양한 평형압력에 대한 수소 저장체의 부피와, 표준셀의 내용적과 테스트셀과 인출관인 연결부위의 내용적과, 수소저장체에 흡착한 수소원자의 몰수 등 각 값의 신뢰도를 향상시켜 품질측정이 가능하도록 할 수 있다.By reducing the error range by controlling the measurement process in each process, the volume of the hydrogen reservoir for various equilibrium pressures, the contents of the standard cell, the contents of the connection part of the test cell and the outlet pipe, and the hydrogen adsorbed on the hydrogen reservoir The reliability of each value, such as the number of moles of atoms, can be improved to enable quality measurements.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is obvious that the ordinary skilled in the art to which the present invention pertains uses the partial change with reference to the detailed description.

도 1a는 본 발명에 따른 수소저장 성능평가장치를 도시한 개략도.Figure 1a is a schematic diagram showing a hydrogen storage performance evaluation apparatus according to the present invention.

도 1b는 본 발명에 따른 트레이가 설치된 수소저장성능평가장치를 도시한 개략도.Figure 1b is a schematic diagram showing a hydrogen storage performance evaluation apparatus is installed tray according to the present invention.

도 1c는 본 발명에 따른 가열수단이 장착된 수소저장 성능평가장치의 요부를 도시한 사시도.Figure 1c is a perspective view showing the main part of the hydrogen storage performance evaluation apparatus equipped with a heating means according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 수소저장 성능평가장치의 구성을 도시한 구성도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the hydrogen storage performance evaluation apparatus according to the present invention.

도 3은 k단계 평형압력에서 수소저장체에 흡착한 수소원자의 몰수 계산식.Figure 3 is a formula for calculating the number of moles of hydrogen atoms adsorbed to the hydrogen storage at the equilibrium pressure k stage.

도 4은 표준셀의 내용적과 인출관인 연결부위와 테스트셀을 합한 내용적의 계산식.Figure 4 is a calculation formula of the sum of the contents of the standard cell and the connection part and the test cell which is the lead pipe.

도 5는 수소 저장 과정 중 각 단계 별 평형 압력에서 추정되는 수소 저장체의 부피를 구하는 계산식.5 is a calculation formula for calculating the volume of the hydrogen storage body estimated at the equilibrium pressure for each step during the hydrogen storage process.

도 6는 k단계 평형압력에 대한 수소저장체의 부피를 구하는 계산식.6 is a formula for calculating the volume of the hydrogen storage for the k stage equilibrium pressure.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 성능평가장치 10 : 본체1: Performance evaluation device 10: Main body

11 : 돌출부 12 : 트레이11: protrusion 12: tray

20 : 항온챔버 30 : 수소공급관20: constant temperature chamber 30: hydrogen supply pipe

31,41,61 : 라인필터 32,42 : 압력조절밸브31,41,61: Line filter 32,42: Pressure regulating valve

33,43,53,73 : 체크밸브 34,44,54,64,74 : 니들밸브33,43,53,73: Check valve 34,44,54,64,74: Needle valve

35,45,55,55‘,65,75,75‘ : 고압 밸로우즈밸브35,45,55,55 ', 65,75,75': High pressure bellows valve

40 : 헬륨공급관 50 : 메인배관40: helium supply pipe 50: main piping

56 : 온도센서 57 : 온도컨트롤56: temperature sensor 57: temperature control

58 : 압력변환기 59 : 표준셀58: pressure transducer 59: standard cell

60 : 인출관 66 : 테스트셀60: withdrawal tube 66: test cell

70 : 진공배관 76 : 진공펌프70: vacuum piping 76: vacuum pump

77 : 라인트랩 78 : 전자밸브77: line trap 78: solenoid valve

79 : 진공압력계 80 : 가열수단79: vacuum pressure gauge 80: heating means

321,421 : 압력계321,421: Pressure gauge

Claims (13)

열전소자에 의해 일정한 온도를 유지하는 항온챔버(20)를 내포하는 본체(10)와;A main body 10 including a constant temperature chamber 20 which maintains a constant temperature by the thermoelectric element; 수소를 항온챔버로 공급하는 수소공급관(30)과;A hydrogen supply pipe 30 for supplying hydrogen to the constant temperature chamber; 불활성가스인 헬륨을 항온챔버로 공급하는 헬륨공급관(40)과;A helium supply pipe 40 for supplying helium, which is an inert gas, to a constant temperature chamber; 항온챔버내에 배관되어 일측단부는 상기 수소공급관과 헬륨공급관으로부터 각 가스를 공급받아 합류시키고, 타측단부는 내부가스를 방출시키도록 항온챔버의 외부로 표출되는 배출구가 형성된 메인배관(50)과;A main pipe 50 which is piped in a constant temperature chamber, one end of which receives each gas from the hydrogen supply pipe and the helium supply pipe, and the other end of which is formed with an outlet port to be discharged to the outside of the constant temperature chamber to discharge the internal gas; 상기 메인배관의 일측에 연통되어 본체 외부로 인출되는 인출관(60)의 단부에 착탈가능하게 결합되는 테스트셀(66)과;A test cell 66 which is connected to one side of the main pipe and detachably coupled to an end of the outgoing pipe 60 drawn out of the main body; 상기 메인배관에 연통되어 메인배관의 내부가 진공상태로 되게 하는 진공펌프(76)를 구비한 진공배관(70);을 포함하여 구성되데;A vacuum pipe (70) having a vacuum pump (76) communicating with the main pipe to allow the interior of the main pipe to be in a vacuum state; 상기 본체(10)는 상부에 “ㄱ”자 형태의 돌출부(11)를 형성하여 상기 돌출부 내부에 항온챔버(20)의 일부가 위치하도록 하고, 상기 돌출부의 저면에는 항온챔버로부터 인출관(60)을 수직배관하고, 상기 인출관의 하단에 테스트셀(66)이 결합되도록 하여 항온챔버와 테스트셀 사이의 배관길이를 단축시킨 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치.The main body 10 forms a protrusion 11 having a “a” shape on the upper portion so that a part of the constant temperature chamber 20 is positioned inside the protrusion, and the drawing tube 60 is drawn from the constant temperature chamber at the bottom of the protrusion. Vertical pipe and the hydrogen storage performance evaluation apparatus using a volume method characterized in that the test cell 66 is coupled to the lower end of the outlet pipe to shorten the length of the pipe between the constant temperature chamber and the test cell. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 수소공급관(30)과 헬륨공급관(40)에는 가스에 포함되어 있는 이물질을 제거하기 위한 라인필터(31,41)와, 관체 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(32,42)와, 가스의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(33,43)와, 공급되는 가스의 유량을 조절하기위한 니들밸브(34,44)와, 가스흐름을 단속하기 위한 고압 밸로우즈 밸브(35,45)를 포함하여 구성되며, The hydrogen supply pipe 30 and the helium supply pipe 40, the line filter (31, 41) for removing the foreign matter contained in the gas, the pressure control valve (32, 42) for adjusting the pressure in the pipe body, Check valves 33 and 43 for preventing gas backflow, needle valves 34 and 44 for adjusting the flow rate of the supplied gas, and high pressure bellows valves 35 and 45 for controlling the gas flow. Including, 상기 진공배관(70)에는 배관을 단속하기 위한 고압 밸로우즈밸브(75,75‘)와, 배관의 압력을 측정하기 위한 진공압력계(79)와, 배관의 압력에 따라 개폐가 이루어지는 전자밸브(78)와, 라인트랩(77)과, 역류를 방지하기 위한 체크밸브(73)와 진공펌프(76)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치.The vacuum pipe 70 has a high-pressure bellows valve (75, 75 ') for controlling the pipe, a vacuum pressure gauge (79) for measuring the pressure of the pipe, and the solenoid valve 78 is opened and closed in accordance with the pressure of the pipe And a line trap (77), a check valve (73) and a vacuum pump (76) for preventing backflow. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 메인배관(50)에는 인출관(60)의 분기부분에 근접해 온도센서(56)를 장착하여, 온도센서의 측정값에 의해 온도컨트롤러(57)가 열전소자를 작동시켜 항온챔버내의 가스온도를 일정하게 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치.The main pipe 50 is equipped with a temperature sensor 56 close to the branch of the outlet pipe 60, the temperature controller 57 operates the thermoelectric element according to the measured value of the temperature sensor to adjust the gas temperature in the constant temperature chamber Hydrogen storage performance evaluation device using a volume method, characterized in that to be kept constant. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 테스트셀(66)에는 열을 가하기 위한 가열수단(80)이 착탈가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치.The test cell 66, the hydrogen storage performance evaluation apparatus using a volume method, characterized in that the heating means for detachably coupled to the heating means (80). 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 본체(10)에는 설치된 가열수단(80)의 하중이 테스트셀(66)과 인출관(60)에 전달되지 않도록 가열수단을 안착시키는 트레이(12)가 인출가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치.The main body 10 has a volume, characterized in that the tray 12 for mounting the heating means is mounted so that the load of the installed heating means 80 is not transmitted to the test cell 66 and the lead-out pipe 60 Hydrogen storage performance evaluation device using the method. 항온챔버(20)를 내포하는 본체(10)와, 수소공급관(30) 및 헬륨공급관(40)과, 상기 수소공급관과 헬륨공급관과 연통설치된 메인배관(50)과, 상기 항온챔버내의 메인배관인 표준셀(59)과, 상기 메인배관에서 인출되어 외부로 표출되는 인출관(60)의 단부에 설치된 테스트셀(66)과, 상기 메인배관의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(76)가 장착된 진공배관(70)을 포함하여 구성되는 수소저장체의 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치(1)를 이용해 표준셀과 테스트셀의 내용적을 측정하고, 테스트셀에 수소저장체를 넣은 후 압력을 순차적으로 올려 압력변화에 따른 수소저장체의 부피변화를 측정하고, 이를 계산하여 수소저장성능을 평가하는 제어방법에 있어서,The main body 10 containing the constant temperature chamber 20, the hydrogen supply pipe 30 and helium supply pipe 40, the main pipe 50 installed in communication with the hydrogen supply pipe and helium supply pipe, and the main pipe in the constant temperature chamber A standard cell 59, a test cell 66 installed at an end of the outlet pipe 60 drawn out from the main pipe and exposed to the outside, and a vacuum pump 76 for vacuuming the inside of the main pipe are provided. After measuring the contents of the standard cell and the test cell using the hydrogen storage performance evaluation device (1) using the volumetric method of the hydrogen storage including the vacuum pipe (70) installed, and put the hydrogen storage in the test cell In the control method of increasing the pressure in order to measure the volume change of the hydrogen storage according to the pressure change, and calculates this to evaluate the hydrogen storage performance, 항온챔버 내부의 표준셀(59)과 본체 외부의 테스트셀(66)을 연결하는 인출관(60)의 길이를 단축시켜 온도구배를 최소화하고;Minimizing the temperature gradient by shortening the length of the drawer tube 60 connecting the standard cell 59 in the constant temperature chamber and the test cell 66 outside the main body; 상기 항온챔버의 메인배관(50)에는 인출관(60)의 분기부분에 최대한 근접되도록 온도센서(56)를 장착하여 온도측정값에 의해 온도컨트롤러(57)가 열전소자를 구동시켜 표준셀을 포함하는 항온챔버 내부의 온도를 일정하게 유지시키도록 하되;The main pipe 50 of the constant temperature chamber is equipped with a temperature sensor 56 so as to be as close as possible to the branch of the outlet pipe 60, the temperature controller 57 drives the thermoelectric element by the temperature measurement value to include a standard cell. To maintain a constant temperature inside the constant temperature chamber; 상기 압력변화에 따른 수소저장체의 부피변화를 측정하는 과정에서의 압력을 올리는 단계는, 사용자가 평행시간이라 판단하는 평행지속시간과 상기 평행지속시간과 대응되는 평행 압력 및 평행온도의 오차 허용범위를 미리 입력하여 상기 조건을 만족할 경우 다음 단계의 압력이 가하도록 하여 측정시간을 단축 시킨 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치의 제어방법.In the step of raising the pressure in the process of measuring the volume change of the hydrogen storage according to the pressure change, the parallel duration time that the user determines the parallel time and the parallel tolerance and parallel temperature error tolerance range corresponding to the parallel duration time The control method of the hydrogen storage performance evaluation apparatus using the volume method, characterized in that to reduce the measurement time by applying the pressure of the next step when the input is satisfied in advance. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 표준셀(59)과 테스트셀(66)의 내용적을 측정하는 과정에서 내용적 측정표준물질은 테스트셀과 동일한 재료를 사용하여 온도변화에 따른 내용적편차를 줄이도록 한 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치의 제어방법.In the process of measuring the contents of the standard cell 59 and the test cell 66, the content measuring standard material uses the same material as the test cell to reduce the volume deviation due to temperature variation. Control method of hydrogen storage performance evaluation device using. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 측정표준물질의 표면에는 이피(EP)처리를 하여 가스와의 흡착을 방지해 압력편차를 최소화한 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치의 제어방법.EP control on the surface of the measurement standard material to prevent adsorption with gas to minimize the pressure deviation, characterized in that the hydrogen storage performance evaluation device using the volume method. 삭제delete 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein k단계 평형압력에서 수소저장체에 흡착한 수소원자의 몰수는 도 3에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치의 제어방법.The number of moles of hydrogen atoms adsorbed to the hydrogen storage body at the k-stage equilibrium pressure is a control method of the hydrogen storage performance evaluation apparatus using the volume method, characterized in that obtained by FIG. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 도 3에서 k단계 평형압력에 대한 수소저장체의 부피는 도 4에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치의 제어방법.3 is a control method of a hydrogen storage performance evaluation apparatus using a volume method, characterized in that the volume of the hydrogen storage body for the equilibrium pressure in step k is obtained by FIG. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 도 4에서 표준셀의 내용적과 인출관과 테스트셀의 내용적은 도 6에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 부피법을 이용한 수소저장 성능평가장치의 제어방법.4 is a control method of the hydrogen storage performance evaluation apparatus using the volume method, characterized in that the contents of the standard cell and the contents of the lead-out tube and the test cell is obtained by FIG.
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