[發明專利]一種儲氫材料循環壽命自動測試儀及測試方法

有效

• 申請號: 201811635247.5
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109781579B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 郭秀梅;武媛方;李志念;葉建華;袁寶龍;盧淼;王樹茂;蔣利軍
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N7/04
• 分類號: G01N7/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了屬于儲氫技術領域的一種儲氫材料循環壽命自動測試儀及測試方法，其中自動測試儀包括與系統主體相連的氣源部分、樣品罐部分和排空系統，溫度控制系統設置于系統主體和樣品罐部分外，且電腦、溫度控制系統、系統主體、氣源部分、樣品罐部分和排空系統都與數據采集系統和自動控制系統相連；測試方法在裝樣、樣品罐部分體積標定、系統主體抽真空和參數設定之后，即可自動進行后續的儲氫材料活化和充放氫循環操作。本發明自動控制充放氫壓力、閥門開閉，避免人為操作系統、記錄數據導致的測試結果偏差，可節約長時連續循環測試時的人力和時間成本，提高測試效率和測試準確性。

技術領域

本發明屬于儲氫技術領域，具體涉及一種儲氫材料循環壽命自動測試儀及測試方法。

背景技術

氫能具有可再生、取材廣泛、發熱值高、燃燒性能好、無毒無污染等優良特性，可替代傳統化石燃料，被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源。研究和開發氫能源，首先要解決氫氣的安全儲存和運輸問題。儲氫材料是一類能可逆地吸放氫氣，使氫在氫氣和氫化物之間可逆轉換的材料。使用儲氫材料儲氫能很好地解決高壓鋼瓶儲氫存在的耗能高、安全性差等問題。根據GB/T24499中的分類，目前已使用的儲氫材料包括金屬氫化物、絡合氫化物、化學氫化物、有機液體及物理吸附儲氫材料等多種，它們在儲氫性能上各具特點。但是，儲氫材料循環使用壽命是決定儲氫材料能否實際應用的一個關鍵參數。如果儲氫材料在循環吸放氫過程中，由于歧化、毒化、發生不可逆反應等導致材料儲氫容量的下降，使材料的循環使用壽命降低，將會極大影響材料在實際應用中的使用性能。通常情況下，對于燃料電池車用儲氫材料，要求其儲氫材料的使用壽命至少在2000次以上，從而保證燃料電池車的長時、高效運行。因此，對儲氫材料進行綜合儲氫性能測試時，材料的循環使用壽命是需要重點關注的重要技術參數。而對材料進行數千次充放氫循環測試，需要消耗大量的人力和時間成本，因此需要開發出全自動的儲氫材料循環充放氫測試裝置。

測試儲氫材料循環使用壽命，也就是測試儲氫材料吸放氫容量隨循環吸放氫次數的衰減情況。而其吸放氫量的測試一般基于體積法原理，即根據公式：

計算，其中，為氫氣變化量，R為氣體摩爾常數，Z為氣體狀態方程實際修正函數。

我國專利號ZL200810205106.X的專利《一種全自動儲氫材料性能測試儀及其測試方法》吳鑄、孔祥成等公開了一種儲氫材料的全自動性能測試儀，該設備主要用于對儲氫材料的吸放氫P-C-T曲線進行測試，重點關注了材料吸放氫P-C-T曲線測試方法等方面的內容，只能完成某一溫度下的單次吸氫或單次放氫自動操作，一個吸氫和放氫循環過程中，需通過人工將儲氫罐在吸氫后由水浴中取出，然后再放入加熱爐中進行放氫，無法實現對儲氫材料無人工干預的循環、連續充放氫操作，如采用此設備進行儲氫材料的循環壽命測試，測試效率較低。

因此，為了加快儲氫材料循環壽命測試進程，且節約時間和人力成本，急需一種快速、簡單、有效的儲氫材料循環壽命測試方法，以獲得儲氫材料吸放氫容量隨循環次數的變化規律。

發明內容

針對背景技術中所提到的問題，本發明公開了一種一種儲氫材料循環壽命自動測試儀及測試方法，其特征在于，包括：電腦、氣源部分、系統主體、樣品罐部分、排空系統、溫度控制系統、數據采集系統和自動控制系統，其中系統主體包括：用于吸氫動力學測試時蓄存氫氣用的第一蓄壓罐、放氫動力學測試時蓄存氫氣用的第二蓄壓罐、監測系統壓力用的壓力變送器、第三氣動閥、第四氣動閥、第五氣動閥、第六氣動閥、第七氣動閥、第八氣動閥、主三通、輔三通、主四通和管路，主三通的第一路通過管路裝有壓力變送器，主三通的第二路分別通過管路與主四通相連，主四通通過管路分別與第三氣動閥、第四氣動閥和第六氣動閥相連，輔三通的兩個出口分別通過管路與主三通的第三路和第二蓄壓罐相連，輔三通的另一個出口通過管路分別與第七氣動閥和第八氣動閥相連；第四氣動閥通過管路與第一蓄壓罐相連，第五氣動閥通過管路與第二蓄壓罐相連；