[發(fā)明專利]檢測(cè)金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置剩余氫量的方法和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410560074.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104266711A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張沛龍;朱永國(guó);葛靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京浩運(yùn)金能科技有限公司
• 主分類號(hào): G01F22/02
• 分類號(hào): G01F22/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氫氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、供給及檢測(cè)技術(shù)，特別是涉及一種檢測(cè)金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置壓力和剩余氫量的方法和裝置。

背景技術(shù)

氫能是一種公認(rèn)的清潔二次能源，其研究、開(kāi)發(fā)和利用正受到越來(lái)越廣泛的重視。由于氫質(zhì)量小，常溫下呈氣態(tài)，易燃易爆，作為燃料時(shí)又具有分散性和間斷使用的特點(diǎn)，因此氫的儲(chǔ)存是大規(guī)模利用氫能的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前主要采用的是固態(tài)儲(chǔ)氫和高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫方式。

基于固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置得到了國(guó)內(nèi)外研究者的重點(diǎn)關(guān)注和開(kāi)發(fā)，但該裝置在使用時(shí)，難以確定其內(nèi)部氫氣剩余量，給用戶帶來(lái)很大不便。為此研究者也進(jìn)行了大量研究，比如通過(guò)測(cè)量?jī)?chǔ)氫合金在吸放氫中的體積變化、測(cè)量?jī)?chǔ)氫裝置內(nèi)部應(yīng)力變化和熱量變化等進(jìn)行檢測(cè)氫氣剩余量，但這種方式設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高，難以大規(guī)模的采用。

發(fā)明內(nèi)容

因儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫量會(huì)隨著儲(chǔ)氫壓力的變化而變化，因此基于儲(chǔ)氫合金的金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置的儲(chǔ)氫量和壓力有著一定的關(guān)系，通過(guò)壓力變化求算該儲(chǔ)氫裝置剩余氫量是可行的，同時(shí)要求對(duì)壓力的檢測(cè)要具有較高的精度。

本發(fā)明提供一種檢測(cè)金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置壓力和剩余氫量的方法和裝置，包括壓力傳感器、流量測(cè)試系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。壓力傳感器測(cè)試金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置內(nèi)部的壓力，流量測(cè)試系統(tǒng)可監(jiān)控氣流通過(guò)時(shí)的瞬時(shí)流量和累積流量，進(jìn)而計(jì)算出儲(chǔ)氫裝置內(nèi)部剩余氫量，考慮到儲(chǔ)氫合金吸放氫過(guò)程伴隨有熱量變化，需要利用溫控系統(tǒng)提供金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置所需的工作環(huán)境。

為了實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)試準(zhǔn)確度，要求所用的壓力傳感器測(cè)試量程不高于10MPa，精度不低于±0.5%FS；該壓力傳感器可以伸入到儲(chǔ)氫裝置內(nèi)部，或者直接連接于儲(chǔ)氫裝置的出口處。

流量測(cè)試系統(tǒng)要求能夠測(cè)試瞬時(shí)流量和累計(jì)流量并具有數(shù)據(jù)記錄功能，可以是由質(zhì)量流量計(jì)和配套顯示的流量積算儀組成，或者是選用帶有流量顯示的數(shù)字質(zhì)量流量計(jì)。

因金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置吸放氫過(guò)程伴隨有熱量變化，為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，需要使用溫控系統(tǒng)，一般將該儲(chǔ)氫裝置所處環(huán)境穩(wěn)定控制在室溫~100℃的范圍，也可根據(jù)需要選擇低溫型或高溫型的溫控系統(tǒng)。

對(duì)于特定的金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置，可通過(guò)以下步驟得到其壓力和剩余氫量的關(guān)系曲線：首先要確保整個(gè)測(cè)試過(guò)程處于同一溫度條件下，然后在充滿氫狀態(tài)下，測(cè)試該儲(chǔ)氫裝置內(nèi)部壓力；打開(kāi)放氫閥門，放出一部分氫氣后關(guān)閉閥門，通過(guò)流量測(cè)試系統(tǒng)讀出放氫量，進(jìn)而算出儲(chǔ)氫裝置內(nèi)部剩余氫量，通過(guò)壓力傳感器讀出儲(chǔ)氫裝置內(nèi)部穩(wěn)定狀態(tài)下的壓力；然后繼續(xù)打開(kāi)閥門放出部分氫氣，同樣得出某穩(wěn)定壓力下對(duì)應(yīng)的剩余氫量，多次重復(fù)以上步驟可繪制儲(chǔ)氫裝置內(nèi)部壓力/剩余氫量關(guān)系曲線，模擬得到關(guān)系方程。在該儲(chǔ)氫裝置后續(xù)的使用過(guò)程中，只需通過(guò)測(cè)試同樣溫度條件下儲(chǔ)氫裝置的內(nèi)部壓力，即可通過(guò)比對(duì)關(guān)系曲線方便的求出剩余氫量，方便用戶更好的進(jìn)行判斷。

該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，也可用來(lái)直接控制金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置的輸出，根據(jù)負(fù)載使用要求，可通過(guò)流量測(cè)試系統(tǒng)調(diào)節(jié)所需流量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出；并通過(guò)顯示的累計(jì)流量值確定剩余氫量是否充足，及時(shí)對(duì)儲(chǔ)氫裝置進(jìn)行充氫操作或者更換氫源。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的典型實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明的檢測(cè)裝置，包括金屬氫化物儲(chǔ)氫裝置（1）、壓力傳感器（2）、流量測(cè)試系統(tǒng)（3）、溫控系統(tǒng)（4）和真空系統(tǒng)（5）。通過(guò)控制針閥（6）可控制儲(chǔ)氫裝置（1）的吸放氫過(guò)程，溫控系統(tǒng)（4）為可控恒溫水浴箱，根據(jù)測(cè)試或使用需要穩(wěn)定控制儲(chǔ)氫裝置（1）的工作溫度在室溫~100℃范圍內(nèi)；壓力傳感器（2）通過(guò)三通（7）連接在針閥（6）出口處；當(dāng)需要對(duì)該檢測(cè)裝置進(jìn)行抽真空時(shí)，調(diào)節(jié)三通閥（9）通向真空系統(tǒng)（5）方向；當(dāng)該檢測(cè)裝置需要將氫氣發(fā)出或者供給負(fù)載時(shí)，調(diào)節(jié)三通閥（9）通向放氫（10）方向；當(dāng)壓力傳感器（2）不需要使用時(shí)，可關(guān)閉球閥（8）進(jìn)行保護(hù)。