[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于β射線測(cè)量高壓氫氣中顆粒物含量的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010998064.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111929211A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉小敏;鮑威;閻文斌;王成林;王德新;張邦強(qiáng);楊海波;楊燕梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佛山綠色發(fā)展創(chuàng)新研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/06
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/06;G01N23/00
• 代理公司: 東莞市卓越超群知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44462
• 代理人: 李慧

本發(fā)明涉及顆粒物濃度檢測(cè)領(lǐng)域，尤指一種基于β射線測(cè)量高壓氫氣中顆粒物含量的方法。本方法通過(guò)濾膜捕集高壓氫氣中的顆粒物，利用β射線穿過(guò)濾膜，測(cè)量β射線穿過(guò)過(guò)濾前后濾膜所產(chǎn)生的能量衰減，根據(jù)捕集的時(shí)間和氫氣流量，依據(jù)β射線能量衰減與顆粒物質(zhì)量成正比的原理，從而計(jì)算出氫氣中顆粒物的質(zhì)量濃度；其中，本方法通過(guò)采用小孔使氣體膨脹的減壓閥，可以防止因減壓而造成氫氣中顆粒物的損失而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確，并且采用濾膜傳送裝置實(shí)現(xiàn)高壓氫氣中顆粒物質(zhì)量濃度的自動(dòng)測(cè)量；此外，為了避免由于濾膜傳送裝置而導(dǎo)致的裝置氣密性問(wèn)題，通過(guò)在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中通入惰性氣體并保持正壓狀態(tài)，從而防止因氫氣泄漏而導(dǎo)致的安全問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顆粒物濃度檢測(cè)領(lǐng)域，尤指一種基于β射線測(cè)量高壓氫氣中顆粒物含量的方法。

背景技術(shù)

氫氣是一種清潔高效的二次能源。隨著氫能技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)峻的全球氣候變化，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)提升至國(guó)家能源戰(zhàn)略的高度。目前，我國(guó)的氫氣主要用于氨和甲醇的合成，以及煉化產(chǎn)品的生產(chǎn)，約3％的氫氣作為工業(yè)氣體用于治金、鋼鐵、電子、建材、精細(xì)化工等行業(yè)的還原氣、保護(hù)氣、反應(yīng)氣等。

隨著氫能燃料電池技術(shù)的不斷突破，氫能燃料電池車(chē)輛既具有傳統(tǒng)燃油車(chē)輛的續(xù)能里程長(zhǎng)、加注時(shí)間短的特點(diǎn)，又具有零碳排放優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為氫能應(yīng)用的一大領(lǐng)域。氫氣作為氫能燃料電池的燃料，其品質(zhì)的優(yōu)劣會(huì)對(duì)氫能燃料電池的性能和壽命產(chǎn)生重大影響。中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布的《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車(chē)用燃料氫氣》國(guó)標(biāo)GB/T 37244中規(guī)定，最大顆粒物濃度為1mg/kg，其中氫氣中的顆粒物雜質(zhì)不僅會(huì)對(duì)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的閥門(mén)造成損傷，形成早期失效的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也會(huì)堵塞的燃料電池系統(tǒng)中氣體擴(kuò)散層的微孔結(jié)構(gòu)，造成燃料電池性能不可逆下降。

目前，目前檢測(cè)氫氣中顆粒物的方法是在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)濾膜采集顆粒物樣品再將樣品轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，采樣及檢測(cè)過(guò)程較為繁雜，周期較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于β射線測(cè)量高壓氫氣中顆粒物含量的方法，按照質(zhì)子交換膜燃料電池用氫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行顆粒物濃度檢測(cè)，判斷燃料氫氣中顆粒濃度是否合格。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于β射線測(cè)量高壓氫氣中顆粒物含量的方法，包括依次連接管道接口、減壓裝置、流量計(jì)、尾氣收集裝置，其中在流量計(jì)和尾氣收集裝置之間還設(shè)有濾膜傳送裝置、探測(cè)器以及用于放射β射線源的照射裝置，并且β射線源照射至探測(cè)器位置，其測(cè)量方法步驟包括如下：

S1，高壓氫氣通過(guò)管道接口進(jìn)入到檢測(cè)管道中；

S2，通過(guò)減壓裝置將氫氣的高壓降低至濾膜所能承受的范圍內(nèi)；

S3，氫氣經(jīng)過(guò)流量計(jì)后通過(guò)濾膜將顆粒物進(jìn)行過(guò)濾；

S4，使用β射線源照射測(cè)量過(guò)濾氫氣前和過(guò)濾氫氣后的濾膜，所產(chǎn)生的能量衰減通過(guò)探測(cè)器測(cè)量，從而計(jì)算出氫氣中顆粒物的質(zhì)量濃度；

S5，過(guò)濾后的氫氣通過(guò)尾氣收集裝置收集，而過(guò)濾后的濾膜通過(guò)濾膜傳送裝置進(jìn)行回收。

進(jìn)一步地，在S2中，減壓裝置采用小孔使氣體膨脹的減壓閥。

進(jìn)一步地，在S3中，氫氣通過(guò)濾膜過(guò)濾前，濾膜傳送裝置將濾膜傳送至β射線源和探測(cè)器之間。

進(jìn)一步地，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)安裝在一個(gè)封閉箱體中，在箱體內(nèi)通入惰性氣體并且保持正壓狀態(tài)。

進(jìn)一步地，在S4中，流量計(jì)和探測(cè)器分別把測(cè)量數(shù)據(jù)輸出到顯示主機(jī)，顯示主機(jī)通過(guò)預(yù)設(shè)軟件系統(tǒng)計(jì)算出氫氣中顆粒物的質(zhì)量濃度。

其中，所述氫氣中顆粒物的質(zhì)量濃度計(jì)算公式如下：ρ=m/M，其中ρ為氫氣中顆粒物的濃度，單位為μg/g；m為截留在濾膜上的顆粒物質(zhì)量，單位是μg；M為通過(guò)濾膜的樣品氣質(zhì)量，單位是g。