[發明專利]一種應用于氫氣生產的氫氣質量在線檢測方法和系統

有效

• 申請號: 202110754124.9
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113252602B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張邦強;林翎;鮑威;楊海波;劉小敏;王娟;陳曉露;趙嘉瑤
• 申請（專利權）人: 佛山綠色發展創新研究院
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N15/06;G01N27/62;G01N33/00
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 梁永健

本發明公開了一種應用于氫氣生產的氫氣質量在線檢測方法和系統，該系統包括主輸氫管道、檢測支管和光腔衰蕩檢測儀，檢測支管并聯于主輸氫管道，檢測支管沿氣體輸送方向依次設置有顆粒物檢測儀、顆粒物過濾器、高分子吸附材料和電離檢測儀，光腔衰蕩檢測儀與檢測支管的連接點位于顆粒物過濾器和高分子吸附材料之間；該方法包括以下步驟：（1）顆粒物檢測；（2）高分子吸附材料吸附雜質氣體；（3）電離檢測，若檢出雜質氣體則以光腔衰蕩檢測儀進行檢測；（4）根據光譜檢測結果判斷氫氣不合格的原因。本發明的在線檢測方法既可應用于氫氣生產線，提高生產效率和降低損耗，也可應用于加氫站外購氫氣的質量檢驗以及加注環節的質量保障。

技術領域

本發明涉及氣體檢測技術領域，尤其涉及一種應用于氫氣生產的氫氣質量在線檢測方法和系統。

背景技術

氫氣作為氫能燃料電池的燃料，其質量對氫能燃料電池的性能和壽命有重大影響。GB/T 37244-2018《質子交換膜燃料電池汽車用燃料 氫氣》要求氫氣純度為99.97%，并對水、總烴、氧、氦、總氮和氬、二氧化碳、一氧化碳、總硫、甲醛、甲酸、氨、總鹵化合物和最大顆粒物溶度有最大濃度要求，這就對了氫氣生產中的質量控制有較高要求。

制備氫氣時，首先制得富氫氣體，然后將富氫氣體液化提純得到高純氫。當前氫氣生產提純的在線檢測技術僅限于用露點儀檢測水分含量、用氣相色譜檢測一氧化碳和二氧化碳、用微氧儀檢測氧的含量，不能滿足標準GB/T 37244-2018規定的檢測要求，存在對新的質量在線監測的現實需求。

發明內容

本發明的目的在于提出一種氫氣質量在線檢測方法，用于檢測氫氣的質量，能及時發現雜質超標現象，而避免或降低質量損失。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種應用于氫氣生產的氫氣質量在線檢測方法，包括主輸氫管道、檢測支管和光腔衰蕩檢測儀，所述檢測支管并聯于所述主輸氫管道，所述檢測支管沿氣體輸送方向依次設置有顆粒物檢測儀、顆粒物過濾器、高分子吸附材料和電離檢測儀，所述光腔衰蕩檢測儀與所述檢測支管的連接點位于所述顆粒物過濾器和所述高分子吸附材料之間；

該方法包括以下步驟：

（1）在輸氫過程中，氫氣持續通入所述主輸氫管道和所述檢測支管，所述顆粒物檢測儀檢測氫氣中顆粒物數值，判斷顆粒物檢測結果是否落入預設的顆粒物閾值，若未落入預設顆粒物閾值則報警；

（2）經顆粒物過濾器過濾后的氫氣經過高分子吸附材料后進入主輸氫管道；

（3）定量的氫氣經過高分子吸附材料后，阻斷檢測支管與主輸氫管道的連通，之后，加熱高分子吸附材料使其吸附的雜質氣體釋放，釋放出的雜質氣體進入電離檢測儀進行檢測，得到雜質氣體的電離檢測結果，判斷是否檢出雜質氣體，若檢出雜質氣體則以光腔衰蕩檢測儀進行檢測；

（4）當以光腔衰蕩檢測儀進行檢測時，使檢測支管與主輸氫管道的相連通，將經過顆粒物過濾器的氫氣通入光腔衰蕩檢測儀進行檢測，得到光譜檢測結果，根據光譜檢測結果判斷氫氣不合格的原因。

進一步的，所述步驟（3）中，所述電離檢測儀包括電離室，將某一雜質氣體通入電離室內電離，在所述電離室的出氣口處設置磁場和檢測電極，所述檢測電極捕捉被電離氣體的帶電粒子，得出電流值；

將該電流值與預設電流閾值比較，判斷是否落入預設電流閾值，若落入預設電流閾值則表示未檢出雜質氣體，氫氣質量合格，若未落入預設電流閾值則表示檢出雜質氣體，氫氣質量不合格。

進一步的，所述檢測電極包括正電極和負電極，所述正電極和負電極均為平板電極，所述磁場的磁感線均與所述正電極和負電極相平行；

所述正電極和所述負電極之間的距離為2-5cm，所述磁場的磁場強度為0.2-0.6T。