[發明專利]一種評價低溫吸附耦合脫硫性能的分析方法

在審

• 申請號: 202011349424.0
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112649340A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 潘義;鄧凡鋒;王維康;張婷;方正
• 申請（專利權）人: 中國測試技術研究院化學研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N30/02;G01N30/12;G01N30/30;G01N30/32;G01N30/74
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 汪林

本發明一種評價低溫吸附耦合脫硫性能的分析方法，包括以下步驟：S1.將脫硫前的氫氣進行分析檢測，測定其中硫化物的含量；S2.在低溫深冷條件下，將待脫硫氫氣進行吸附耦合脫硫處理，采用Ni?MC合金材料作為吸附脫硫劑，其中M代表金屬助劑Mo，C代表金屬助劑Co；S3.將經S2處理后的氫氣進行預濃縮處理；S4.對經預濃縮處理后的氫氣進行檢測，測定其中硫化物的含量。本發明創造性的采用液氮冷凝和吸附相結合的凈化方式脫除氫中的無機硫化物和有機硫化物，并采用預濃縮和硫化學發光氣相色譜儀連用的方式對方法的脫硫性能進行有效的分析評價。

技術領域

本發明屬于分析檢測領域，具體涉及一種評價低溫吸附耦合脫硫性能的分析方法。

背景技術

氫燃料電池汽車在使用過程中不會產生有毒有害和溫室氣體的排放，是環保友好型的交通工具。近年來我國加快了在氫能與燃料電池上的政策支持。氫氣作為汽車動力的能量載體，我國的氫氣產品可以來自石化原料重整裂解制氫和工業副產氫，來源的相對復雜性導致其中的雜質組分復雜多樣。國內外質子交換膜燃料電池汽車用燃料氫產品標準如GB/T 37244-2018、ISO 14687-2:2012、SAE J2719:2015等對其中對雜質組分種類和限值提出了極高的要求。由于硫化物會對燃料電池的質子交換膜產生不可逆的毒化作用，國內外標準對硫化物的限值要求最為嚴苛，要求總硫的體積分數含量不得高于0.004μmol/mol。如何能將氫中的硫化物脫除到如此低的含量和對其進行準確的定性定量分析至關重要。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種評價低溫吸附耦合脫硫性能的分析方法，本發明創造性的采用液氮冷凝和吸附相結合的凈化方式脫除氫中的無機硫化物和有機硫化物，并采用預濃縮和硫化學發光氣相色譜儀連用的方式對方法的脫硫性能進行有效的分析評價。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種評價低溫吸附耦合脫硫性能的分析方法，包括以下步驟：

S1.將脫硫前的氫氣進行分析檢測，測定其中硫化物的含量；

S2.在低溫深冷條件下，將待脫硫氫氣進行吸附耦合脫硫處理，采用Ni-MC合金材料作為吸附脫硫劑，其中M代表金屬助劑Mo，C代表金屬助劑Co；

S3.將經步驟（2）處理后的氫氣進行預濃縮處理；

S4.對經預濃縮處理后的氫氣進行檢測，測定其中硫化物的含量。

上述方案中，在液氮低溫深冷環境下，含硫化合物RSR’一方面冷凝，一方面物在Ni-MC合金材料表面發生吸附，其中硫化物的基團R和R’在金屬助劑發生吸附，使得RS-鍵和R’S-鍵斷裂，S原子在金屬Ni吸附，完成對硫化物的吸附脫除。其中深冷的環境可降低基團和硫原子在合金表面的吸附能，更容易發生化學鍵的斷裂，促進吸附反應的發生，具體過程如下式所示：

。

進一步的，所述Ni-MC合金材料中，Ni:(Mo+Co)的質量比在98.5%~99.5%的范圍內，并且Mo與Co的質量比在3:1~5:1的范圍內，合金材料的顆粒粒徑在12.5~25.0nm之間。

進一步的，預濃縮處理方法為：待分析樣品在-30℃的條件下進行濃縮，控制進入檢測裝置的進氣量為100-300 mL，流速為20-50 mL/min。

進一步的，S2吸附耦合脫硫所用吸附耦合脫硫系統包括入口進樣控制閥、出口控制閥、進氣管道、出氣管道、純化吸附罐和液氮罐，所述純化吸附罐的底端設有進氣口，所述純化吸附罐的頂端設有出氣口，所述進氣管道與進氣口連通，所述出氣管道與出氣口連通，所述進氣管道上設置入口進樣控制閥，所述出氣管道上設置出口控制閥，所述純化吸附罐置于液氮罐中。

進一步的，所述進氣管道上設有支路，該支路上設有帶有壓力表的壓力入口閥。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：