本申請涉及新能源，尤其涉及到一種測試裝置與測試方法。

背景技術(shù)：

1、隨著世界工業(yè)的高度發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源的需求和消耗急劇增大，能源短缺問題成為每個(gè)國家不得不面對的問題之一。水合物由于儲(chǔ)量巨大，能量密度高等特點(diǎn)，受到世界各國的廣泛關(guān)注。

2、在水合物應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)中，水合物生長和溶解是重要的研究部分。相關(guān)技術(shù)中，大多是基于溫度、壓力變化對水合物生成與溶解進(jìn)程中的宏觀定性描述，難以對關(guān)鍵性參數(shù)（如生成速率、溶解速率）進(jìn)行定量化測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種測試裝置與測試方法，能夠解決難以對水合物的生成速率與溶解速率進(jìn)行定量化測量的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請實(shí)施例提供一種測試裝置，所述測試裝置包括微米級的反應(yīng)腔、溫度控制設(shè)備、壓力控制設(shè)備以及相態(tài)采集設(shè)備，所述反應(yīng)腔連接所述溫度控制設(shè)備與所述壓力控制設(shè)備；所述反應(yīng)腔用于容納生成水合物的反應(yīng)物質(zhì)，所述溫度控制設(shè)備用于控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度，所述壓力控制設(shè)備用于控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，其中，所述溫度控制設(shè)備包括冷熱臺(tái)與溫度控制組件：所述冷熱臺(tái)，用于裝載所述反應(yīng)腔；所述溫度控制組件，與所述冷熱臺(tái)連接，用于依據(jù)所述冷熱臺(tái)控制所述反應(yīng)腔的溫度；所述相態(tài)采集設(shè)備，用于采集所述反應(yīng)腔內(nèi)水合物的相態(tài)信息，使得依據(jù)所述相態(tài)信息確定所述水合物的生成速率與溶解速率。

3、在一種可行的實(shí)施例中，所述溫度控制組件包括溫度控制部件與液氮存儲(chǔ)部件，所述液氮存儲(chǔ)部件連接所述冷熱臺(tái)與所述溫度控制部件；所述液氮存儲(chǔ)部件用于存儲(chǔ)液氮，所述溫度控制部件用于控制所述液氮存儲(chǔ)部件釋放液氮至所述冷熱臺(tái)，降低所述冷熱臺(tái)的溫度；由所述冷熱臺(tái)傳遞熱量至所述反應(yīng)腔，降低所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度。

4、在一種可行的實(shí)施例中，所述冷熱臺(tái)包括加熱組件，所述加熱組件用于產(chǎn)生熱量，升高所述冷熱臺(tái)的溫度；所述冷熱臺(tái)傳遞熱量至所述反應(yīng)腔，實(shí)現(xiàn)升高所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度。

5、在一種可行的實(shí)施例中，所述壓力控制設(shè)備包括注射組件、控壓組件與高壓管路，所述注射組件用于向所述反應(yīng)腔注射第一液體，所述高壓管路用于連接所述控壓組件與所述反應(yīng)腔，所述高壓管路內(nèi)存儲(chǔ)第二液體；所述控壓組件用于通過控制所述高壓管路內(nèi)的第二液體，控制所述反應(yīng)腔的壓力。

6、在一種可行的實(shí)施例中，所述相態(tài)采集設(shè)備包括拉曼光譜儀、激光器與處理器，所述拉曼光譜儀與所述處理器連接；所述激光器用于照射所述反應(yīng)腔內(nèi)的水合物以產(chǎn)生拉曼光譜，所述拉曼光譜儀用于采集所述拉曼光譜，所述處理器用于依據(jù)所述拉曼光譜確定所述反應(yīng)腔內(nèi)水合物的相態(tài)信息，并依據(jù)所述相態(tài)信息確定所述水合物的生成速率與溶解速率。

7、第二方面，本申請實(shí)施例提供一種測試方法，應(yīng)用于測試裝置，所述測試裝置包括反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔用于容納生成水合物的反應(yīng)物質(zhì)，所述反應(yīng)物質(zhì)包括反應(yīng)氣體，所述方法包括：控制所述反應(yīng)腔內(nèi)初始水合物解離為目標(biāo)晶體；控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，使得所述目標(biāo)晶體生長，直至達(dá)到相平衡狀態(tài)，得到目標(biāo)水合物；采集所述目標(biāo)晶體的第一相態(tài)信息，并依據(jù)所述第一相態(tài)信息確定所述目標(biāo)晶體的生成速率，以及確定所述反應(yīng)腔內(nèi)所述反應(yīng)氣體的溶解速率，依據(jù)所述溶解速率確定所述反應(yīng)氣體對應(yīng)的進(jìn)籠速率；控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，使得解離所述目標(biāo)水合物；采集所述目標(biāo)水合物的第二相態(tài)信息，并依據(jù)所述第二相態(tài)信息確定所述目標(biāo)水合物的溶解速率。

8、在一種可行的實(shí)施例中，所述測試裝置包括冷熱臺(tái)、液氮存儲(chǔ)部件與加熱組件，所述冷熱臺(tái)用于裝載所述反應(yīng)腔，所述液氮存儲(chǔ)部件與所述冷熱臺(tái)連接，所述控制所述反應(yīng)腔內(nèi)初始水合物解離為目標(biāo)晶體，包括：確定所述反應(yīng)腔的第一控溫速率與第二控溫速率；依據(jù)所述第一控溫速率確定所述液氮存儲(chǔ)部件對應(yīng)的液氮通量，以及依據(jù)所述第二控溫速率確定加熱組件的加熱信息；依據(jù)所述液氮通量，控制所述液氮存儲(chǔ)部件釋放液氮至所述冷熱臺(tái)，將所述反應(yīng)腔依據(jù)所述第一控溫速率降溫，使得所述反應(yīng)腔內(nèi)生成所述初始水合物；依據(jù)所述加熱信息，通過所述加熱組件調(diào)節(jié)所述冷熱臺(tái)的溫度，將所述反應(yīng)腔依據(jù)所述第二控溫速率升溫，使得所述初始水合物解離為所述目標(biāo)晶體。

9、在一種可行的實(shí)施例中，所述控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，使得所述目標(biāo)晶體生長，直至達(dá)到相平衡狀態(tài)，得到目標(biāo)水合物，包括：向所述反應(yīng)腔內(nèi)注射第一液體；依據(jù)所述第一液體控制所述反應(yīng)腔的壓力，使得所述目標(biāo)晶體生長，直至達(dá)到相平衡狀態(tài)，得到目標(biāo)水合物。

10、在一種可行的實(shí)施例中，所述相態(tài)采集設(shè)備包括拉曼光譜儀、激光器與處理器，所述采集所述目標(biāo)晶體的第一相態(tài)信息，并依據(jù)所述第一相態(tài)信息確定所述目標(biāo)晶體的生成速率，包括：通過所述激光器照射所述反應(yīng)腔內(nèi)的目標(biāo)晶體以產(chǎn)生拉曼光譜；通過所述拉曼光譜儀獲取所述拉曼光譜；基于所述拉曼光譜確定所述目標(biāo)晶體的第一相態(tài)信息，并依據(jù)所述第一相態(tài)信息確定所述目標(biāo)晶體的生成速率。

11、在一種可行的實(shí)施例中，所述相態(tài)采集設(shè)備還包括顯微鏡，所述方法還包括：通過所述顯微鏡確定所述反應(yīng)腔內(nèi)的晶體視頻；基于預(yù)設(shè)的圖像識(shí)別模型，確定所述晶體視頻中所述目標(biāo)晶體的生長速率，以及確定所述晶體視頻中所述目標(biāo)水合物的溶解速率。

12、在一種可行的實(shí)施例中，所述確定所述晶體視頻中所述目標(biāo)晶體的生長速率，包括：基于所述圖像識(shí)別模型，確定所述晶體視頻中每幀晶體圖像對應(yīng)所述目標(biāo)晶體的晶體輪廓，得到多個(gè)晶體輪廓；依據(jù)所述多個(gè)晶體輪廓，確定所述目標(biāo)晶體的生長速率。

13、在一種可行的實(shí)施例中，在所述依據(jù)所述多個(gè)晶體輪廓，確定所述目標(biāo)晶體的生長速率之前，所述方法還包括：確定所述反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)信息；若所述結(jié)構(gòu)信息為預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，則依據(jù)所述多個(gè)晶體輪廓，確定所述目標(biāo)晶體的生長速率；若所述結(jié)構(gòu)信息不為所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，則基于所述多個(gè)晶體輪廓，確定多個(gè)晶體體積，并依據(jù)所述多個(gè)晶體體積，確定所述目標(biāo)晶體的生長速率。

14、在本實(shí)施例的測試裝置中，在對反應(yīng)腔內(nèi)溫度進(jìn)行控制時(shí)，通過將反應(yīng)腔置于冷熱臺(tái)中，依據(jù)冷熱臺(tái)控制反應(yīng)腔的溫度，由于冷熱臺(tái)的傳熱性能較好，能夠提高溫度控制精度與速率，實(shí)現(xiàn)對水合物生成與溶解過程的精確控制，提高生成速率與溶解速率確定的準(zhǔn)確性；此外，本申請依據(jù)相態(tài)采集設(shè)備采集反應(yīng)腔內(nèi)水合物的相態(tài)信息，之后結(jié)合反應(yīng)腔內(nèi)的溫度壓力等信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對水合物的生成速率與溶解速率進(jìn)行定量化測量。

技術(shù)特征：

1.一種測試裝置，其特征在于，所述測試裝置包括微米級的反應(yīng)腔、溫度控制設(shè)備、壓力控制設(shè)備以及相態(tài)采集設(shè)備，所述反應(yīng)腔連接所述溫度控制設(shè)備與所述壓力控制設(shè)備；所述反應(yīng)腔用于容納生成水合物的反應(yīng)物質(zhì)，所述溫度控制設(shè)備用于控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度，所述壓力控制設(shè)備用于控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，其中，所述溫度控制設(shè)備包括冷熱臺(tái)與溫度控制組件：

2.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述溫度控制組件包括溫度控制部件與液氮存儲(chǔ)部件，所述液氮存儲(chǔ)部件連接所述冷熱臺(tái)與所述溫度控制部件；所述液氮存儲(chǔ)部件用于存儲(chǔ)液氮，所述溫度控制部件用于控制所述液氮存儲(chǔ)部件釋放液氮至所述冷熱臺(tái)，降低所述冷熱臺(tái)的溫度；由所述冷熱臺(tái)傳遞熱量至所述反應(yīng)腔，降低所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度。

3.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述冷熱臺(tái)包括加熱組件，所述加熱組件用于產(chǎn)生熱量，升高所述冷熱臺(tái)的溫度；所述冷熱臺(tái)傳遞熱量至所述反應(yīng)腔，實(shí)現(xiàn)升高所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度。

4.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述壓力控制設(shè)備包括注射組件、控壓組件與高壓管路，所述注射組件用于向所述反應(yīng)腔注射第一液體，所述高壓管路用于連接所述控壓組件與所述反應(yīng)腔，所述高壓管路內(nèi)存儲(chǔ)第二液體；所述控壓組件用于通過控制所述高壓管路內(nèi)的第二液體，控制所述反應(yīng)腔的壓力。

5.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述相態(tài)采集設(shè)備包括拉曼光譜儀、激光器與處理器，所述拉曼光譜儀與所述處理器連接；所述激光器用于照射所述反應(yīng)腔內(nèi)的水合物以產(chǎn)生拉曼光譜，所述拉曼光譜儀用于采集所述拉曼光譜，所述處理器用于依據(jù)所述拉曼光譜確定所述反應(yīng)腔內(nèi)水合物的相態(tài)信息，并依據(jù)所述相態(tài)信息確定所述水合物的生成速率與溶解速率。

6.一種測試方法，應(yīng)用于測試裝置，其特征在于，所述測試裝置包括微米級的反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔用于容納生成水合物的反應(yīng)物質(zhì)，所述反應(yīng)物質(zhì)包括反應(yīng)液體與反應(yīng)氣體，所述方法包括：

7.如權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，所述測試裝置包括冷熱臺(tái)、液氮存儲(chǔ)部件與加熱組件，所述冷熱臺(tái)用于裝載所述反應(yīng)腔，所述液氮存儲(chǔ)部件與所述冷熱臺(tái)連接，所述控制所述反應(yīng)腔內(nèi)初始水合物解離為目標(biāo)晶體，包括：

8.如權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，所述控制所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，使得所述目標(biāo)晶體生長，直至達(dá)到相平衡狀態(tài)，得到目標(biāo)水合物，包括：

9.如權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，所述測試裝置包括相態(tài)采集設(shè)備，所述相態(tài)采集設(shè)備包括拉曼光譜儀、激光器與處理器，所述采集所述目標(biāo)晶體的第一相態(tài)信息，并依據(jù)所述第一相態(tài)信息確定所述目標(biāo)晶體的生成速率，包括：

10.如權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，所述測試裝置包括相態(tài)采集設(shè)備，所述相態(tài)采集設(shè)備還包括顯微鏡，所述方法還包括：

11.如權(quán)利要求10所述的測試方法，其特征在于，所述確定所述晶體視頻中所述目標(biāo)晶體的生長速率，包括：

12.如權(quán)利要求11所述的測試方法，其特征在于，在所述依據(jù)所述多個(gè)晶體輪廓，確定所述目標(biāo)晶體的生長速率之前，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N測試裝置與測試方法，裝置包括：微米級的反應(yīng)腔、溫度控制設(shè)備、壓力控制設(shè)備以及相態(tài)采集設(shè)備，反應(yīng)腔連接溫度控制設(shè)備與壓力控制設(shè)備；反應(yīng)腔用于容納生成水合物的反應(yīng)物質(zhì)，溫度控制設(shè)備用于控制反應(yīng)腔內(nèi)的溫度，壓力控制設(shè)備用于控制反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，其中，溫度控制設(shè)備包括冷熱臺(tái)與溫度控制組件：冷熱臺(tái)用于裝載所述反應(yīng)腔；所述溫度控制組件，與所述冷熱臺(tái)連接，用于依據(jù)所述冷熱臺(tái)控制所述反應(yīng)腔的溫度；所述相態(tài)采集設(shè)備用于采集所述反應(yīng)腔內(nèi)水合物的相態(tài)信息，使得依據(jù)所述相態(tài)信息確定所述水合物的生成速率與溶解速率。利用本申請，能夠?qū)λ衔锏纳伤俾逝c溶解速率進(jìn)行定量化測量。

技術(shù)研發(fā)人員：李艷,梅升華,殷振元,陳姜智
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)深圳國際研究生院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6