几种气固反应测试装置的研制与应用

发布时间：2019-11-03 04:15

【摘要】：近年来,雾霾的频繁出现已经严重影响了人们的日常生活。化石燃料的大量使用是导致这一情况出现的主要原因,所以寻找一种可再生的绿色能源迫在眉睫。氢能是公认理想的能源载体和具有发展潜力的清洁能源,具有燃烧热值高,燃烧产物对环境无污染、资源丰富等优点。同时,氢的同位素氘和氚还可应用于核反应堆中,产生巨大能量,为缓解世界能源危机提供一种经济有效途径。因此各国竞相投入大量经费发展氢能相关技术,包括制氢技术、氢能储运技术和氢能利用技术,其中氢能储运和利用过程均涉及到众多储氢合金材料的应用。本文从储氢材料性能测试需求及氢同位素使用需求出发,基于LabVIEW研制三种气固反应测试装置,并将本实验室搭建的设备与国内外同类型设备于各方面进行比对,最后投入实际应用。主要研究工作与成果如下:一、建立一套三通道、可全自动循环活化、性能可靠并能长时间运行的储氢材料循环寿命专用测试装置,并检测其泄漏率小于10-9mol/s,且根据使用要求编写循环活化程序。运行程序进行测试,试验结果表明该设备性能稳定,满足多次循环测试需要,可以用于储氢材料循环寿命性能测试。二、建立一套自动储氢性能测试装置,设计过程为由概念结构示意图到SolidWorks三维虚拟装配图再到实体的搭建。搭建完毕后,又从恒温装置自整定、数据采集卡调试、泄漏率测试及容积标定这四个方面对设备进行调试。然后优化设计自动PCT测试程序,新增手动PCT测试、设备换气程序和设备吹扫程序等,并且创建源代码发布,保护隐藏程序框图。最后对运行程序过程中出现的问题提出解决方法,并和国内外知名设备就测试曲线及各技术指标方面进行比对。结果表明:该装置运行正常,测试结果准确,性价比高。三、研制开发出一套基于容量法和流量控制器法两种方法实现氢同位素单质气体定量分装的系统,并给出详细数学模型。根据最新氢气和氘气真实气体状态方程,编写出计算气体真实密度程序并将运行结果同标准值进行比对。再基于容量法和流量控制器法编写测控程序。最后通过质量比较法对分装系统的性能进行评估。结果表明该系统测控程序设计合理,能够精准控制氢同位素单质气体的分装量,其定量分装精度可达0.001 g。
【图文】：

断地提升优化。逡逑１．３．１国内测试装置的研究现状逡逑北京有色金属研究总院研制的测试装置实物图如图１－１所示。该测试装置为手逡逑动ＰＣＴ测试仪，配有两种压力传感器，分别是量程为０－１．５邋ＭＰａ的低压传感器和逡逑０－１５邋ＭＰａ的高压传感器。另外，其ＰＣＴ曲线测定原理为等温定容法，且吸放氢容逡逑量则是与日本储氢工业测试方法对比计算得出。逡逑图１－２是浙江大学研发的吸放氢性能测试仪结构示意图。该测试仪为ｓｉｅｖｅｒｔｓ逡逑型储氢性能测试仪，其内部气体连接管路均放置在特制的水浴恒温装置内，并采逡逑用人工智能温度控制仪，可实现土ＴＣ的精确恒温；该测试仪连接阀门均使用进口逡逑零部件，可承受最高压力达１７邋ＭＰａ；且选用Ｌｅａｄｅｒ邋Ｓｅｎｓｏｒｓ生产的压力变送器实逡逑现压力的精准监测［６］。逡逑ｍ逦ｍ：逦．二＾逡逑Ｉｋ邋＆邋ｉ．ｊｊｓ｜逡逑＾邋：邋｜逡逑图１－１北京有色院测试设备实物图逦图１－２浙江大学吸放氢测试仪结构示意图逡逑图１－３是上海大学吴成章博士设计开发的高压气体吸脱附仪ＨＰＳＡ－ａｕｔｏ。该高逡逑压体积法储气装置是一款自动高精度高压气体吸脱附仪，可测试Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ２、ＣＨ４逡逑和Ｃ０２等五种气体。其使用温度范围为－２００°Ｃ－４００°Ｃ，压力范围为０－２０邋ＭＰａ。可逡逑

断地提升优化。逡逑１．３．１国内测试装置的研究现状逡逑北京有色金属研究总院研制的测试装置实物图如图１－１所示。该测试装置为手逡逑动ＰＣＴ测试仪，配有两种压力传感器，，分别是量程为０－１．５邋ＭＰａ的低压传感器和逡逑０－１５邋ＭＰａ的高压传感器。另外，其ＰＣＴ曲线测定原理为等温定容法，且吸放氢容逡逑量则是与日本储氢工业测试方法对比计算得出。逡逑图１－２是浙江大学研发的吸放氢性能测试仪结构示意图。该测试仪为ｓｉｅｖｅｒｔｓ逡逑型储氢性能测试仪，其内部气体连接管路均放置在特制的水浴恒温装置内，并采逡逑用人工智能温度控制仪，可实现土ＴＣ的精确恒温；该测试仪连接阀门均使用进口逡逑零部件，可承受最高压力达１７邋ＭＰａ；且选用Ｌｅａｄｅｒ邋Ｓｅｎｓｏｒｓ生产的压力变送器实逡逑现压力的精准监测［６］。逡逑ｍ逦ｍ：逦．二＾逡逑Ｉｋ邋＆邋ｉ．ｊｊｓ｜逡逑＾邋：邋｜逡逑图１－１北京有色院测试设备实物图逦图１－２浙江大学吸放氢测试仪结构示意图逡逑图１－３是上海大学吴成章博士设计开发的高压气体吸脱附仪ＨＰＳＡ－ａｕｔｏ。该高逡逑压体积法储气装置是一款自动高精度高压气体吸脱附仪，可测试Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ２、ＣＨ４逡逑和Ｃ０２等五种气体。其使用温度范围为－２００°Ｃ－４００°Ｃ，压力范围为０－２０邋ＭＰａ。可逡逑
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG139.7;TH16

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本文编号：2554893