[發明專利]一種儲氫合金熱致吸放氫循環綜合測試設備

無效

• 申請號: 200910011065.5
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN101858841A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 陳偉;程宏輝;李慎蘭;羅剛;韓興博;陳德敏;劉實;楊柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N7/04
• 分類號: G01N7/04
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及一種材料性能測試設備，特別提供一種針對儲氫合金的熱致吸放氫循環的測試設備。

背景技術

目前，出于解決能源危機和環境保護的需要，氫能的利用成為了材料科學研究的熱點問題。氫氣具有單位質量發熱值高、來源廣泛、清潔高效等優點，但是大規模應用氫能還存在諸如氫氣制備、儲存、安全保障等方面的問題。儲氫合金具有儲氫量大、能量密度高、安全方便等優點被認為是未來儲運氫能的有效手段之一。在儲氫過程中總是要利用合金在低溫下穩定吸氫儲氫，高溫下以平穩的壓力放氫的特性來實現氫氣的儲存轉運。另外，利用儲氫合金吸氫時放熱，放氫時吸熱的特性可制成新型的制冷和加熱裝置用于氫化物空調，利用其高低溫時的吸放氫平臺壓的差異可被用作氫氣增壓機設備。儲氫合金的這些應用都涉及到其在高低溫循環的使用性能，因此，考察儲氫合金在不同溫度下的熱致吸放氫循環對其儲氫性能的影響是很有意義的。但是現有的儲氫測試裝置都不具備測試儲氫合金的長期熱致循環性能的能力。中國專利申請“混合稀土儲氫合金氫化特性綜合測試裝置及測試方法”，申請號：00108000.8實現了計算機采集壓力信號，可測試儲氫合金壓力-組分等溫曲線(PCT)，氫化速度(吸氫動力學)并可以通過手動控制儲氫合金的吸放氫以考察其粉化行為。中國專利申請“貯氫合金性能綜合試驗設備”，申請號：200410050594.3實現了儲氫合金壓力-組分等溫曲線(PCT)、儲氫動力學的計算機采集測試，同時具備自動循環的吸放氫粉化測試。但是上述兩項專利都沒有測試儲氫合金高低溫熱致吸放氫循環性能的能力。

發明內容

本發明的目的是提供一種儲氫合金熱致吸放氫循環綜合測試設備，該設備能實現儲氫合金的熱致吸放氫循環，并同時完成儲氫合金的綜合儲氫性能如儲氫合金熱致吸放氫循環壽命、PCT曲線、吸氫動力學、恒溫粉化性能的測試。

本發明具體提供了一種儲氫合金熱致吸放氫循環綜合測試設備，其特征在于：該設備是由氣體循環系統，樣品室加熱冷卻系統，計算機數據采集及控制系統組成。

其中氣體循環系統由高純氫氣瓶連接三通閥a的可開閉端口，三通閥a的常開端口連接三通閥b，另一可開閉端口連接三通閥c的常開端口，三通閥c的一個可開閉端口連接一個真空泵，另一個可開閉端口通向大氣；三通閥b的另兩端分別通向大氣和管道主體，在管道主體上連接一個四通，四通的其余三個接口分別連接閥Ⅰ、Ⅱ、閥Ⅲ，閥Ⅰ連接著壓力傳感器，閥Ⅱ連接著擴容瓶，閥Ⅲ連接著樣品室。樣品室置于樣品室加熱冷卻裝置中。

樣品室加熱冷卻系統由樣品室加熱冷卻裝置依次連接電磁閥、循環水泵以及水箱，水箱中有熱交換器和溫度傳感器，熱交換器與制冷機相連。

計算機數據采集及控制系統由計算機、可編程控制器PLC、采集模塊及繼電器組成，計算機通過串行口與下位機PLC連接，PLC通過采集模塊與系統中的壓力傳感器和溫度傳感器相連，PLC通過程序輸出電信號控制著繼電器的開關，繼電器控制三通閥a、三通閥c、電磁閥、樣品室加熱冷卻裝置中的加熱絲、水泵和制冷機的運行。計算機通過控制軟件實現和PLC的通訊，可以實現實驗參數的設置、系統壓力溫度狀態參數的顯示和記錄，在計算機上設置程序運行參數后，PLC可獨立實現程序運行，增加了系統運行的可靠性。

本發明所提供的一種儲氫合金熱致吸放氫循環壽命的測試方法的專用設備，其特征在于所述樣品室由不銹鋼管頭和紫銅貯樣管焊接而成，不銹鋼管頭側面有外螺紋，端面有密封槽；紫銅貯樣管為外錐形結構，底部有溫度傳感器插入槽。

本發明所提供的一種儲氫合金熱致吸放氫循環壽命的測試方法的專用設備，其特征在于所述樣品室加熱冷卻裝置有內錐形紫銅管基座，基座的下端有內螺紋，緊貼基座的表面安裝鎧裝加熱絲或加熱帶，冷卻采用循環冷水冷卻管，冷卻管選擇扁平管；冷卻管可以通過表面直接纏繞或者焊接、鑲嵌的方式緊密固定在基座表面，加熱絲和冷卻管間隔排列。

本發明所提供的一種儲氫合金熱致吸放氫循環壽命的測試方法的專用設備，其特征在于對樣品室的加熱冷卻測溫采用溫度傳感器通過緊固螺母與基座下端固定，溫度傳感器的測溫探頭插入樣品室底部的插槽。

本發明所提供的一種儲氫合金熱致吸放氫循環壽命的測試方法的專用設備，其特征在于樣品室加熱冷卻裝置在基座外層包裹石棉保溫材料，最外層為預留有加熱線路、冷卻水管開口的不銹鋼殼體。

本發明所提供的一種儲氫合金熱致吸放氫循環壽命的測試方法的專用設備，其特征在于所述測試設備的數據采集及控制系統，是在計算機的控制軟件界面實現實驗參數的設置、系統壓力溫度狀態參數的顯示和記錄。