專(zhuān)利名稱：貯氫合金性能綜合試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料性能試驗(yàn)設(shè)備，特別是一種貯氫合金性能綜合試驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，隨著化石能源枯竭的日益臨近及人類(lèi)對(duì)清潔環(huán)境的追求，氫能將會(huì)起著越來(lái)越重要的作用。近年來(lái)，各國(guó)政府競(jìng)相投巨資用于氫能利用相關(guān)技術(shù)的研究。從目前的技術(shù)發(fā)展看來(lái)，氫的儲(chǔ)運(yùn)是氫能利用技術(shù)瓶頸之一。其中，高性能貯氫材料的研究是目前的研究熱點(diǎn)。合金貯氫材料是目前商業(yè)化程度最高的貯氫材料，已經(jīng)廣泛的用于鎳氫電池、氫提純、催化劑等領(lǐng)域。然而，在開(kāi)發(fā)新型貯氫合金及相關(guān)的工程應(yīng)用中，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定貯氫合金的一些基本參數(shù)ΔH反應(yīng)焓、ΔS反應(yīng)熵、反應(yīng)的平衡壓Peq、平臺(tái)寬度、平臺(tái)斜率dInP/d(H/M)、滯后系數(shù)In(Pa/Pd)、反應(yīng)速率、吸放氫循環(huán)粉化后的粒徑分布及其對(duì)反應(yīng)的平臺(tái)壓、平臺(tái)寬度、平臺(tái)滯后、吸放氫速率的影響等。但是現(xiàn)有的貯氫測(cè)試裝置應(yīng)用壓力使用范圍小，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，易泄漏，自動(dòng)化程度不高—基本上都是手動(dòng)測(cè)試裝置，系統(tǒng)的靈活性差，精確度不高?！断∮薪饘佟罚?997，21(1)，貯氫合金PCT曲線的簡(jiǎn)易測(cè)定，報(bào)道的試驗(yàn)設(shè)備為手動(dòng)裝置，使用的最高壓力為2.5MPa，壓力表的精度等級(jí)為2.5級(jí)。該裝置的精度較低，且不能用來(lái)測(cè)試一些平衡壓較高的貯氫合金?！吨袊?guó)有色金屬學(xué)報(bào)》，2003，13(3)，儲(chǔ)氫材料性能測(cè)試裝置及應(yīng)用，報(bào)道的試驗(yàn)設(shè)備雖然采用電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但是仍為手動(dòng)裝置，且其動(dòng)力學(xué)測(cè)試只能針對(duì)一些平衡壓大于一個(gè)大氣壓的金屬氫化物，對(duì)于室溫下平衡壓小于一個(gè)大氣壓的LaNiAl系列金屬氫化物則無(wú)能為力。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有貯氫合金性能試驗(yàn)設(shè)備的自動(dòng)化程度低、壓力使用范圍小、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、精確度低等不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)化程度高、測(cè)量參數(shù)全、測(cè)量精度高、適用范圍廣、計(jì)算機(jī)控制的貯氫合金性能綜合試驗(yàn)設(shè)備。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明由反應(yīng)室、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、恒溫液體循環(huán)系統(tǒng)組成。其中反應(yīng)室與氫氣循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)快速接頭密閉連接，同時(shí)反應(yīng)室浸沒(méi)于盛有恒溫液體的敞口容器中，或者反應(yīng)室放在具有溫度可控的電爐中。
敞口容器的上端口通過(guò)電磁閥與液體循環(huán)系統(tǒng)中高溫油浴、低溫油浴相連；敞口容器的下端口通過(guò)電磁閥分別與液體循環(huán)系統(tǒng)中的高溫油浴、低溫油浴相連；反應(yīng)室上的氫氣出入口通過(guò)閥與氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的氫氣瓶及真空泵相連；氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的壓力變送器、溫度變送器、電動(dòng)閥與計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連；液體循環(huán)系統(tǒng)的電磁閥與計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。
其中所述的反應(yīng)室上端開(kāi)有氫氣出入口，通過(guò)過(guò)濾器、快速接頭與氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的氣體管路密閉連接；所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)由氫氣瓶、真空泵及閥組成，在系統(tǒng)中，浸沒(méi)于恒溫液體的兩個(gè)反應(yīng)室經(jīng)過(guò)氣體管路與過(guò)濾器相連，過(guò)濾器另一端與快速接頭相連，快速接頭另一端口與第一三通的兩個(gè)端口相連，第一三通的第三個(gè)端口與隔膜閥相連，然后與第一四通一個(gè)端口相連；放于恒溫電爐中的反應(yīng)室通過(guò)管路與過(guò)濾器相連，過(guò)濾器另一端與快速接頭相連，快速接頭另一端口與隔膜閥相連，然后與第二四通右端口相連。第一四通下端口與隔膜閥相連，然后與壓力變送器相連；第一四通左端口與隔膜閥相連，然后與壓力變送器相連；第一四通上端口與第二四通的下端口相連。第二四通的左端口與隔膜閥相連，然后與壓力變送器相連；第二四通的上端口與第三四通的下端口相連。第三四通的右端口與電動(dòng)閥相連，然后與真空泵相連；第三四通的左端口與閥相連，然后與第二三通的右端口相連；第二三通的上端口與安全閥相連，第二三通的左端口與電動(dòng)閥相連，然后通大氣；第三四通的上端口與兩個(gè)串聯(lián)的隔膜閥，電動(dòng)閥相連，然后與第三三通的下端口相連；第三三通的右端口與隔膜閥的一端相連，隔膜閥的另一端與第四三通的右端口相連；第三三通的上端口與減壓閥的低壓端相連；減壓閥的高壓端與第四三通的下端口相連；第四三通的上端口與第四四通的右端口相連；第四四通的上端口與指針式壓力表相連，下端口與氣瓶相連，左端口通過(guò)隔膜閥與氫氣瓶相連。所述的液體循環(huán)系統(tǒng)由敞口容器、高溫油浴、低溫油浴、閥、泵組成，在系統(tǒng)中，油浴經(jīng)泵、過(guò)濾器、電磁閥、液體管路與敞口容器的上下端口相連。所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)本身裝有氣瓶，供暫時(shí)儲(chǔ)存氫氣使用；所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)中裝有安全閥，保證在異常高壓的情況下本系統(tǒng)的安全。
所述反應(yīng)室包括氫氣出入口、壓頭、過(guò)濾片、螺母、紫銅管、密封圈、壓緊螺母，紫銅管上端開(kāi)口，其上端面放置密封圈，紫銅管內(nèi)裝貯氫合金，密封圈通過(guò)帶法蘭的壓頭的法蘭端壓緊，壓頭中間開(kāi)孔，孔內(nèi)插裝有氫氣出入口，氫氣出入口底部的壓頭開(kāi)孔直徑變大，通過(guò)螺母緊壓過(guò)濾片于氫氣出入口底部，壓緊螺母為中間開(kāi)孔的帽狀結(jié)構(gòu)，壓緊螺母套裝于壓頭，壓緊螺母開(kāi)口端通過(guò)螺紋與紫銅管連接，將作用力通過(guò)壓頭的法蘭端作用于密封圈上。
所述計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由串口擴(kuò)展卡、數(shù)據(jù)采集儀、電源、計(jì)算機(jī)、繼電器組成，分為控制部分和數(shù)據(jù)采集部分；控制部分通過(guò)串口擴(kuò)展卡和繼電器自動(dòng)控制氫氣循環(huán)系統(tǒng)的電動(dòng)閥和液體循環(huán)系統(tǒng)的電磁閥，串口擴(kuò)展卡與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)輸入?yún)?shù)；數(shù)據(jù)采集部分由數(shù)據(jù)采集儀分別獲取設(shè)備中的溫度變送器、壓力變送器的信號(hào)，然后將信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)作為信號(hào)輸出端。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為1、自動(dòng)化程度高本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)控制，配以Keithley2700多功能數(shù)據(jù)采集器，可自動(dòng)控制設(shè)備運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集。
2、測(cè)量參數(shù)全面可以精確的跟蹤測(cè)量合金氫化的反應(yīng)溫度，室溫溫度，電爐溫度及反應(yīng)過(guò)程的壓力變化。由此，可獲得可靠的合金氫化的PCT曲線、動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)參數(shù)、合金多次吸放氫循環(huán)后的粉化粒徑及粉化對(duì)動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)參數(shù)的影響程度。
3、測(cè)量精度高本試驗(yàn)設(shè)備采用漏率為4×10-9std cm3/s(std，即standard表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)的swagelok閥門(mén)，和精度為0.1％FS，長(zhǎng)期穩(wěn)定性＜0.1％FS/年的壓力變送器。
4、成本低本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)作為輸出和控制終端，以低成本實(shí)現(xiàn)高可靠性自動(dòng)化控制。
5、使用靈活性強(qiáng)本試驗(yàn)設(shè)備具有手動(dòng)，自動(dòng)切換功能，使用靈活性強(qiáng)?？蓪?duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間間隔參數(shù)、循環(huán)次數(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；反應(yīng)室與氫氣循環(huán)系統(tǒng)之間采用快速接頭連接，可有效靈活擴(kuò)展系統(tǒng)的使用性能，同時(shí)有利于試驗(yàn)操作。
6、安全性高本系統(tǒng)帶有安全閥，可有效防止意外事故的發(fā)生。
7、使用溫度和壓力范圍高滿足溫度0～300℃，壓力10-3Pa～12MPa的使用，基本上可測(cè)定所有貯氫合金的相關(guān)參數(shù)。
8、可同時(shí)對(duì)三個(gè)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)效率。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的反應(yīng)室的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖。
圖4為基本控制電路圖。
圖5為數(shù)據(jù)采集示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述如圖1所示，本發(fā)明由反應(yīng)室17及氫氣循環(huán)系統(tǒng)、液體循環(huán)系統(tǒng)組成；反應(yīng)室17的出入口18與氫氣循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)快速接頭28連接，同時(shí)反應(yīng)室17浸沒(méi)于盛有恒溫液體的敞口容器14中，或放在溫度可控的電爐40中。反應(yīng)室17的紫銅管23中裝有貯氫合金22；浸沒(méi)于恒溫液體兩個(gè)反應(yīng)室17的出入口18與過(guò)濾器27的一端相連；過(guò)濾器27的另一端與快速接頭28的一端相連；快速接頭28的另一端與第一三通29的兩個(gè)端口相連；第一三通29與隔膜閥30的右端口相連。放在溫度可控的電爐40中的另一反應(yīng)室17的出入口18與另一過(guò)濾器27的一端相連；另一過(guò)濾器27的另一端與另一快速接頭28的一端相連；另一快速接頭28的另一端與隔膜閥39相連；隔膜閥30的左端口與第一四通35的右端口相連；第一四通35的下端口與隔膜閥31的右端口相連；隔膜閥31的左端口與壓力變送器32的端口相連；第一四通35的上端口與第二四通38的下端口相連；第一四通35的左端口與隔膜閥34的一端相連；隔膜閥34的另一端與壓力變送器33相連；第二四通38的右端口與隔膜閥39相連；第二四通38的左端口與隔膜閥37的一端相連；隔膜閥37的另一端與壓力變送器36的端口相連；第二四通38的上端口與第三四通46的下端口相連；第三四通46的右端口與隔膜閥44的一端相連；隔膜閥44的另一端與電動(dòng)閥43的一端相連；電動(dòng)閥43的另一端與真空泵42的進(jìn)氣端相連；第三四通46的左端口與隔膜閥47的一端相連；隔膜閥47的另一端與第二三通48的右端口相連；第二三通48的上端口與安全閥49相連；第二三通48的左端口與電動(dòng)閥50的一端相連；電動(dòng)閥50的另一端通大氣；第三四通46的上端口與隔膜閥51的一端相連；隔膜閥51的另一端與電動(dòng)閥52的一端相連；電動(dòng)閥52的另一端與第三三通53的下端口相連；第三三通53的上端口與減壓閥55的低壓端相連；第三三通53的右端口與隔膜閥54的一端相連；隔膜閥54的另一端與第四三通56的右端口相連；第四三通56的下端口與減壓閥55的高壓端相連；第四三通56的上端口與第四四通59的右端口相連；第四四通59的上端口接指針式壓力表57；第四四通59的下端口接氣瓶58；第四四通59的左端口與隔膜閥60的一端相連；隔膜閥60的另一端與氫氣瓶61相連。
敞口容器14的下端口15與第五三通10的左端口相連；第五三通10的下端口與電磁閥2的一端相連；電磁閥2的另一端與過(guò)濾器7相連；過(guò)濾器7的另一端接鋼管并使之插入高溫油浴8中；第五三通10的右端口與第六三通11的左端口相連；第六三通11的下端口與電磁閥3的一端相連；電磁閥3的另一端接鋼管并使之插入高溫油浴8中；第六三通11的右端口與第七三通12的左端口相連；第七三通12的下端口與電磁閥4一端相連；電磁閥4的另一端接鋼管并使之插入低溫油浴9中；第七三通12的右端口與電磁閥5一端相連；電磁閥5的另一端與另一過(guò)濾器7的一端相連；另一過(guò)濾器7的另一端接鋼管并使之插入低溫油浴9中；敞口容器14的上端口16與第八三通13的左端口相連；第八三通13的下端口與電磁閥1一端相連；電磁閥1另一端接鋼管并使之插入高溫油浴8中；第八三通13右端口與電磁閥6的一端相連；電磁閥6的另一端接鋼管并使之插入低溫油浴9中。
如圖2所示，反應(yīng)室17包括出入口18、壓頭19、過(guò)濾片20、內(nèi)六角螺母21、圓柱形紫銅管23、密封圈24、壓緊螺母25，內(nèi)六角螺母21緊壓在過(guò)濾片20上，內(nèi)六角螺母21與壓頭19通過(guò)螺紋連接，壓緊螺母25通過(guò)螺紋與紫銅管23連接，并將作用力通過(guò)壓頭19作用于密封圈24上，使密封圈24產(chǎn)生密封效果。
本發(fā)明的工作原理1、P-C-T曲線的測(cè)試原理當(dāng)測(cè)定P-C-T曲線時(shí)，反應(yīng)室保持恒定溫度，然后打開(kāi)相關(guān)閥門(mén)使氫氣由氫氣瓶充入反應(yīng)室，待反應(yīng)平衡時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集氫氣循環(huán)系統(tǒng)和反應(yīng)室溫度、壓力，通過(guò)氫氣的狀態(tài)方程計(jì)算出吸氫量，然后在橫軸為吸氫量，縱軸為相應(yīng)壓力的坐標(biāo)系做出其相應(yīng)點(diǎn)。反復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程，然后連接各點(diǎn)可獲得P-C-T曲線。
2、動(dòng)力學(xué)曲線的測(cè)試原理通過(guò)計(jì)算機(jī)控制與采集系統(tǒng)采集與時(shí)間對(duì)應(yīng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)和反應(yīng)室的壓力值及溫度值。通過(guò)氫氣的狀態(tài)方程可計(jì)算出吸/放氫量與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此，在橫軸為時(shí)間，縱軸為吸/放百分量的坐標(biāo)系中可做出吸/放氫動(dòng)力學(xué)曲線。
3、循環(huán)粉化測(cè)試原理利用貯氫材料在低溫下易于吸氫，在高溫下易于放氫的原理，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制使相關(guān)電磁閥及電動(dòng)閥開(kāi)合保證貯氫合金在低溫下吸氫，在高溫下放氫。使貯氫材料如此吸放氫數(shù)萬(wàn)次，可測(cè)定貯氫合金的循環(huán)粉化性能。
如圖3所示計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖，計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由1104串口擴(kuò)展卡、數(shù)據(jù)采集儀(本實(shí)施例具體型號(hào)為keithleyModel 2700)、電源、計(jì)算機(jī)、繼電器(本實(shí)施例具體型號(hào)為歐姆龍MY2NJ)組成，分為控制部分和數(shù)據(jù)采集部分；控制部分通過(guò)串口擴(kuò)展卡和繼電器自動(dòng)控制氫氣循環(huán)系統(tǒng)的電動(dòng)閥和液體循環(huán)系統(tǒng)的電磁閥，串口擴(kuò)展卡與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)輸入?yún)?shù)；數(shù)據(jù)采集部分由數(shù)據(jù)采集儀分別獲取設(shè)備中的溫度變送器、壓力變送器的信號(hào)，然后將信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)作為信號(hào)輸出端。
計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本原理控制部分如圖4所示，采用型號(hào)為1104的串口擴(kuò)展卡將計(jì)算機(jī)可用com口增加到6個(gè)，該裝置只需使用其中的5個(gè)，每個(gè)com口控制兩個(gè)繼電器線圈的通斷電狀態(tài)，通過(guò)VB程序編程控制com口的RTS，DTR引腳對(duì)應(yīng)于不同時(shí)刻的電平，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，通過(guò)光偶及三級(jí)管獲取并放大開(kāi)關(guān)信號(hào)控制繼電器線圈的通斷電狀態(tài)，從而控制相關(guān)電磁閥，及電動(dòng)閥在不同時(shí)刻的開(kāi)閉狀態(tài)。圖4顯示的為其中一個(gè)com口控制的電路，其他所有com口控制的電路與其完全相同。
采集部分如圖5所示，通過(guò)Keithley Model 2700數(shù)據(jù)采集儀從壓力變送器、溫度變送器獲取管路系統(tǒng)的溫度、壓力信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可接受的形式。最終由計(jì)算機(jī)顯示和采集管路系統(tǒng)的實(shí)時(shí)溫度及壓力值。
本發(fā)明的工作過(guò)程1.P-C-T曲線主要測(cè)試過(guò)程首先，在其中一個(gè)反應(yīng)室17中加入貯氫合金22，然后通過(guò)快速接頭28與氫氣循環(huán)系統(tǒng)相連接，同時(shí)通過(guò)將其放在敞口容器14或者溫度可控電爐40中保證反應(yīng)室恒溫。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將電動(dòng)閥43、50、52設(shè)為開(kāi)，手動(dòng)控制將所有隔膜閥設(shè)為關(guān)閉，手動(dòng)調(diào)節(jié)減壓閥55低壓端至無(wú)氣體輸出。打開(kāi)氫氣瓶61上面的閥門(mén)，然后打開(kāi)隔膜閥60，向氣瓶58中充氣，待氣瓶58內(nèi)壓力達(dá)到12MPa時(shí)關(guān)閉隔膜閥60。啟動(dòng)真空泵42，緩慢打開(kāi)隔膜閥44，51，然后緩慢打開(kāi)隔膜閥30或者39，對(duì)氫氣循環(huán)系統(tǒng)和反應(yīng)室17抽真空，待壓力降至10-3Pa時(shí)。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄氫氣壓力、室溫溫度、恒溫液體的溫度。然后關(guān)閉隔膜閥30，打開(kāi)隔膜閥51向系統(tǒng)充氣，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄氫氣的壓力、室溫溫度、恒溫液體的溫度，然后打開(kāi)隔膜閥30或者39，待氫氣與貯氫合金反應(yīng)平衡后，記錄室溫溫度，恒溫液體溫度，氫氣壓力，然后重復(fù)上述過(guò)程，直到貯氫合金與氫氣反應(yīng)達(dá)到飽和。通過(guò)氫氣的狀態(tài)方程推算出對(duì)應(yīng)于一定溫度一定壓力下合金的儲(chǔ)氫量，由此做出P-C-T曲線圖。
2.動(dòng)力學(xué)曲線主要測(cè)定過(guò)程首先對(duì)貯氫合金進(jìn)行多次活化，關(guān)閉隔膜閥31、37、47、51、44和30或者39，然后打開(kāi)隔膜閥51，向系統(tǒng)充氫氣直到壓力達(dá)到一定值，然后關(guān)閉隔膜閥51，迅速打開(kāi)隔膜閥30或者39，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)時(shí)器，對(duì)系統(tǒng)的壓力和對(duì)應(yīng)的時(shí)間值進(jìn)行采集，待反應(yīng)達(dá)到平衡，停止數(shù)據(jù)采集。利用采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)氫氣狀態(tài)方程可以獲得貯氫合金的動(dòng)力學(xué)曲線。
3.循環(huán)壽命的主要測(cè)試過(guò)程首先，在兩個(gè)反應(yīng)室17中分別加入貯氫合金22，然后通過(guò)快速接頭28與氫氣循環(huán)系統(tǒng)相連接，同時(shí)通過(guò)將其放在敞口容器14中，保證反應(yīng)室17恒溫。將試驗(yàn)設(shè)備用真空泵42抽至10-3Pa的真空，然后打開(kāi)氫氣瓶61自帶的閥門(mén)及隔膜閥60，向氣瓶58內(nèi)充氣至12MPa，調(diào)節(jié)減壓閥55的低壓端輸出壓力，打開(kāi)隔膜閥30、44、47、51、31，關(guān)閉隔膜閥37、34、39，將高溫油浴加熱到150℃，低溫油浴加熱到40℃。通過(guò)計(jì)算機(jī)讓系統(tǒng)按照程序自動(dòng)運(yùn)行，按時(shí)間順序依次打開(kāi)各個(gè)電磁閥、電動(dòng)閥，在初始未通電時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。隨著各個(gè)電磁閥、電動(dòng)閥的打開(kāi)，系統(tǒng)開(kāi)始操作，其操作步驟為
第一步打開(kāi)第五電磁閥5、第六電磁閥6、第一電動(dòng)閥52。當(dāng)?shù)谖咫姶砰y5打開(kāi)時(shí)，低溫油浴9的液體被泵送到敞口容器14，液體由敞口容器的下端口15進(jìn)入敞口容器14，當(dāng)敞口容器14中的液體滿至其上端口16時(shí)，液體由上端口16回流到低溫油浴9中。此時(shí)反應(yīng)室中貯氫合金22與氫氣發(fā)生吸氫反應(yīng)生成金屬氫化物。
第二步關(guān)閉第五電磁閥5、第六電磁閥6、第一電動(dòng)閥52，打開(kāi)第四電磁閥4、第二電動(dòng)閥50。此時(shí)系統(tǒng)向大氣排放氫氣，同時(shí)低溫油停止泵送，并且敞口容器14中的低溫油由下端口15經(jīng)電磁閥4回流到低溫油浴9中，反應(yīng)室17中金屬氫化物發(fā)生放氫反應(yīng)，不斷生成貯氫合金。
第三步維持電磁閥4為打開(kāi)狀態(tài)，關(guān)閉第二電動(dòng)閥50，打開(kāi)第三電動(dòng)閥43。此時(shí)真空泵42對(duì)系統(tǒng)抽真空，低溫油繼續(xù)回流，反應(yīng)室17中金屬氫化物繼續(xù)發(fā)生放氫反應(yīng)。
第四步關(guān)閉第四電磁閥4，維持第三電動(dòng)閥43為打開(kāi)狀態(tài)，打開(kāi)第一電磁閥1、第二電磁閥2。此時(shí)，高溫液體由第二電磁閥2被泵送到敞口容器14，待充滿整個(gè)敞口容器14后，由其上端口16排回到高溫油浴8中，反應(yīng)室17中金屬氫化物繼續(xù)發(fā)生放氫反應(yīng)。
第五步關(guān)閉第一電磁閥1、第二電磁閥2，維持第三電動(dòng)閥43為打開(kāi)狀態(tài)，打開(kāi)第三電磁閥3。此時(shí)，敞口容器14中的高溫液體由下端口15排入到高溫油浴8中，同時(shí)高溫油浴8中的高溫液體停止泵送到敞口容器14中，反應(yīng)室中金屬氫化物繼續(xù)發(fā)生放氫反應(yīng)。
上述過(guò)程為一個(gè)吸放氫循環(huán)，操作者可在計(jì)算機(jī)的操作界面上設(shè)定循環(huán)次數(shù)，計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將控制各個(gè)電磁閥，電動(dòng)閥自動(dòng)操作按要求的次數(shù)進(jìn)行吸放氫循環(huán)，同時(shí)采集氫氣循環(huán)系統(tǒng)的壓力及溫度數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述試驗(yàn)設(shè)備由反應(yīng)室(17)及氫氣循環(huán)系統(tǒng)、液體循環(huán)系統(tǒng)組成；其中反應(yīng)室(17)與氫氣循環(huán)系統(tǒng)和液體循環(huán)系統(tǒng)之間密閉連接，同時(shí)反應(yīng)室(17)浸沒(méi)于敞口容器(14)；敞口容器(14)的上端口(16)通過(guò)電磁閥與液體循環(huán)系統(tǒng)中高溫油浴(8)、低溫油浴(9)相連；敞口容器(14)的下端口(15)通過(guò)電磁閥分別與液體循環(huán)系統(tǒng)中的高溫油浴(8)、低溫油浴(9)相連；反應(yīng)室(17)上的氫氣出入口(18)通過(guò)閥與氫氣循環(huán)系統(tǒng)中的氫氣瓶(61)相連；壓力變送器(32、33、36)及熱偶(26、41、45)與計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)室(17)的氫氣出入口(18)與過(guò)濾器(27)相連，然后通過(guò)快速接頭(28)與氫氣循環(huán)系統(tǒng)相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)室(17)放在溫度可控的電爐(40)中。
4.按照權(quán)利要求1所述的貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)室(17)包括氫氣出入口(18)、壓頭(19)、過(guò)濾片(20)、螺母(21)、紫銅管(23)、密封圈(24)、壓緊螺母(25)，紫銅管(23)上端開(kāi)口，其上端面放置密封圈(24)，紫銅管(23)內(nèi)裝貯氫合金(22)，密封圈(24)通過(guò)帶法蘭的壓頭(19)的法蘭端壓緊，壓頭(19)中間開(kāi)孔，孔內(nèi)插裝有氫氣出入口(18)，氫氣出入口(18)底部的壓頭開(kāi)孔直徑變大，通過(guò)螺母(21)緊壓過(guò)濾片(20)于氫氣出入口(18)底部，壓緊螺母(25)為中間開(kāi)孔的帽狀結(jié)構(gòu)，壓緊螺母(25)套裝于壓頭(19)，壓緊螺母(25)開(kāi)口端通過(guò)螺紋與紫銅管(23)連接，將作用力通過(guò)壓頭(19)的法蘭端作用于密封圈(24)上。
5.按照權(quán)利要求4所述的貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述紫銅管為圓柱形紫銅管。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述液體循環(huán)系統(tǒng)包括敞口容器(14)、低溫油浴(9)、高溫油浴(8)、電磁閥、過(guò)濾器(7)；在系統(tǒng)中，油浴經(jīng)泵、過(guò)濾器(7)、電磁閥、液體管路與敞口容器(14)的上下端口相連。
7.按照權(quán)利要求6所述的貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述敞口容器(14)的下端口(15)與第五三通(10)的左端口相連；第五三通(10)的下端口與電磁閥(2)的一端相連；電磁閥(2)的另一端與過(guò)濾器(7)相連；過(guò)濾器(7)的另一端接鋼管并使之插入高溫油浴(8)中；第五三通(10)的右端口與第六三通(11)的左端口相連；第六三通(11)的下端口與電磁閥(3)的一端相連；電磁閥(3)的另一端接鋼管并使之插入高溫油浴(8)中；第六三通(11)的右端口與第七三通(12)的左端口相連；第七三通(12)的下端口與電磁閥(4)一端相連；電磁閥(4)的另一端接鋼管并使之插入低溫油浴(9)中；第七三通(12)的右端口與電磁閥(5)一端相連；電磁閥(5)的另一端與另一過(guò)濾器(7)的一端相連；另一過(guò)濾器(7)的另一端接鋼管并使之插入低溫油浴(9)中；敞口容器(14)的上端口(16)與第八三通(13)的左端口相連；第八三通(13)的下端口與電磁閥(1)一端相連；電磁閥(1)另一端接鋼管并使之插入高溫油浴(8)中；第八三通(13)右端口與電磁閥(6)的一端相連；電磁閥(6)的另一端接鋼管并使之插入低溫油浴(9)中。
8.按照權(quán)利要求1所述的貯氫合金性能綜合試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)本身裝有氣瓶(58)，所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)中裝有安全閥(49)。
9.按照權(quán)利要求1所述的貯氫合金性能綜合試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)包括氫氣瓶、真空泵及閥，在系統(tǒng)中，浸沒(méi)于恒溫液體兩個(gè)反應(yīng)室(17)的出入口(18)與過(guò)濾器(27)的一端相連；過(guò)濾器(27)的另一端與快速接頭(28)的一端相連；快速接頭(28)的另一端與第一三通(29)的兩個(gè)端口相連；第一三通(29)與隔膜閥(30)的右端口相連；放在溫度可控的電爐(40)中的另一反應(yīng)室(17)的出入口(18)與另一過(guò)濾器(27)的一端相連；另一過(guò)濾器(27)的另一端與另一快速接頭(28)的一端相連；另一快速接頭(28)的另一端與隔膜閥(39)相連；隔膜閥(30)的左端口與第一四通(35)的右端口相連；第一四通(35)的下端口與隔膜閥(31)的右端口相連；隔膜閥(31)的左端口與壓力變送器(32)的端口相連；第一四通(35)的上端口與第二四通(38)的下端口相連；第一四通(35)的左端口與隔膜閥(34)的一端相連；隔膜閥(34)的另一端與壓力變送器(33)相連；第二四通(38)的右端口與隔膜閥(39)相連；第二四通(38)的左端口與隔膜閥(37)的一端相連；隔膜閥(37)的另一端與壓力變送器(36)的端口相連；第二四通(38)的上端口與第三四通(46)的下端口相連；第三四通(46)的右端口與隔膜閥(44)的一端相連；隔膜閥(44)的另一端與電動(dòng)閥(43)的一端相連；電動(dòng)閥(43)的另一端與真空泵(42)的進(jìn)氣端相連；第三四通(46)的左端口與隔膜閥(47)的一端相連；隔膜閥(47)的另一端與第二三通(48)的右端口相連；第二三通(48)的上端口與安全閥(49)相連；第二三通(48)的左端口與電動(dòng)閥(50)的一端相連；電動(dòng)閥(50)的另一端通大氣；第三四通(46)的上端口與隔膜閥(51)的一端相連；隔膜閥(51)的另一端與電動(dòng)閥(52)的一端相連；電動(dòng)閥(52)的另一端與第三三通(53)的下端口相連；第三三通(53)的上端口與減壓閥(55)的低壓端相連；第三三通(53)的右端口與隔膜閥(54)的一端相連；隔膜閥(54)的另一端與第四三通(56)的右端口相連；第四三通(56)的下端口與減壓閥(55)的高壓端相連；第四三通(56)的上端口與第四四通(59)的右端口相連；第四四通(59)的上端口接指針式壓力表(57)；第四四通(59)的下端口接氣瓶(58)；第四四通(59)的左端口與隔膜閥(60)的一端相連；隔膜閥(60)的另一端與氫氣瓶(61)相連。
10.按照權(quán)利要求1所述的貯氫合金綜合性能試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由串口擴(kuò)展卡、數(shù)據(jù)采集儀、電源、計(jì)算機(jī)、繼電器組成，分為控制部分和數(shù)據(jù)采集部分；控制部分通過(guò)串口擴(kuò)展卡和繼電器自動(dòng)控制氫氣循環(huán)系統(tǒng)的電動(dòng)閥和液體循環(huán)系統(tǒng)的電磁閥，串口擴(kuò)展卡與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)輸入?yún)?shù)；數(shù)據(jù)采集部分由數(shù)據(jù)采集儀分別獲取設(shè)備中的溫度變送器、壓力變送器的信號(hào)，然后將信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)作為信號(hào)輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料試驗(yàn)設(shè)備，特別是一種貯氫合金試驗(yàn)設(shè)備，由反應(yīng)室及氫氣循環(huán)系統(tǒng)、液體循環(huán)系統(tǒng)組成；其中反應(yīng)室與氫氣循環(huán)系統(tǒng)之間由快速接頭密閉連接，氫氣循環(huán)系統(tǒng)使氫氣在反應(yīng)室之間連續(xù)循環(huán)，液體循環(huán)系統(tǒng)使不同溫度的恒溫液體在敞口容器與油浴之間交替循環(huán)，從而使貯氫合金進(jìn)行吸放氫交替循環(huán)，在氫氣和液體循環(huán)的過(guò)程中，控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理，并輸出信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。本發(fā)明自動(dòng)化程度高、測(cè)量參數(shù)全、測(cè)量精度高、適用范圍廣、成本低、由計(jì)算機(jī)控制。
文檔編號(hào)G01N35/00GK1601281SQ20041005059
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者程宏輝, 陳德敏, 楊柯, 張瑞靜, 呂曼祺, 杜屏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所