多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备及其工艺流程制造技术

一种多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备及其工艺流程，属于气体贮罐设备及生产测试技术领域，由上层气路、中层气路和底层气路构成，上层气路由止回阀、2通高压电磁阀、压力传感器以及第一节点连接构成；中层气路由氢气源、氮气源、减压阀、减压阀、过滤器、质量流量计、2通高压电磁阀连接构成，底层气路由机械真空泵、第三节点、2通高压电磁阀、金属编织软管、合金型贮氢罐和温度传感器连接构成，其设备结构新颖，布局合理紧凑，占地面积小，工艺流程原理清晰，自动化程度高，通用性强，操作简易方便；可实现多通道多规格合金型贮氢罐同时操作，大大提高合金型贮氢罐的生产测试效率。

【技术实现步骤摘要】
多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备及其工艺流程
本专利技术属于气体贮罐设备及生产测试
，具体的说是涉及一种多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备及其工艺流程。
技术介绍
贮氢罐是一种氢气储存的容器。现有氢气的贮存技术包括高压储氢、液氢贮存、金属氢化物贮氢、低温吸附贮氢、纳米碳管高压吸附贮氢以及液体有机氢化物贮氢。各种贮氢技术相应的贮氢罐也有所区别。高压气态贮氢是目前较为广泛使用的一种氢气贮存方式，使用传统不锈钢或者铝合金等金属材料制成的压力容器作为贮氢罐，其设计制造技术成熟、成本低、灌装速度快、能耗也较低，但是单位质量贮氢密度较小，一般只用于大型无缝钢制贮罐存储，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是贮氢效率较低。液态贮氢对贮氢容器的绝热要求很高，民用领域应用很少，多用于火箭燃料等领域。未来，氢气将逐步应用到汽车燃料电池、医学等领域。加氢站、移动式贮氢罐等对贮存容器的贮氢密度提出了很高的要求，常规钢制压力容器已经不能满足技术要求。各类轻质高压贮氢容器开始出现，这类贮氢容器内部一般填充有贮氢材料。这些贮氢材料主要包括碳质材料、金属有机骨架材料、贮氢合金、复杂金属氢化物。其中贮氢合金尤其是AB5系、Mg系以及TiFe系是目前在实际中应用效果最好的贮氢材料。这主要是因为这些合金能够在较宽的范围内采用元素掺杂的方式获得满足应用要求的性能，对性能的调控比较容易实现。虽然，人们在有关材料的研究过程中已经将这些材料的本征性质摸得比较透彻，但是实际中贮氢罐的充放氢特性，并不完全与其中填充的贮氢材料的充放氢特性显著一致，实际中有可能差别很大，这主要是因为贮氢罐的充放氢特性不仅取决于材料的本征贮氢特性，还取决其在贮氢罐中的填充方式，进而决定了其传热传质特性。贮氢罐在各种使用条件下的充放氢特性，其中包括贮氢容量、动力学性能、循环寿命，是使用者选择合金型贮氢罐前必须了解的参数，也是合金型贮氢罐生产过程必须了解的内容。对于合金型贮氢罐生产者来说贮氢罐中填充的合金需要在高压下进行多次吸放氢活化方可进行有关性能的测试。对于贮氢罐而言，其活化过程是一个比较耗时的过程，如何提高贮氢罐活化过程的效率已逐步成为人们关心的问题。另外贮氢罐在活化和性能测试之后，提交用户使用前，其内部是充满氮气，以防止负压下氧气进入气瓶中造成合金的氧化损耗。因此，如何设计出一套能够先后完成多规格合金型贮氢罐的吸放氢活化、充/放氢性能测试、以及最终氮气封装操作，是有关应用领域极为重要的课题。
技术实现思路
本专利技术针对上述合金型贮氢罐性能测试装置能够测试的贮氢罐规格比较单一、自动化程度不高、功能单一、通用性不强、效率不高等不足和缺陷，提供一种多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备及其工艺流程，可实现多通道多规格合金型贮氢罐同时操作，可大大提高合金型贮氢罐的生产测试效率。本专利技术的技术方案是：多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备，其特征在于：所述一体化设备由上层气路、中层气路和底层气路构成；所述上层气路由止回阀、第六2通高压电磁阀、背压阀、质量流量控制器、第三2通高压电磁阀、第二2通高压电磁阀、压力传感器以及第一节点连接构成；所述止回阀的入口与所述第六2通高压电磁阀的出口相连，所述第六2通高压电磁阀的入口与所述第一节点相连，所述第一节点与所述背压阀的出口相连，所述背压阀的入口分别与所述第二2通高压电磁阀、质量流量控制器的出口相连，所述质量流量控制器的入口与第三2通高压电磁阀的出口相连，所述压力传感器下方连接不锈钢管道，所述不锈钢管道上依次设有第六节点、第五节点和第四节点，所述第四节点与第五节点相连，所述第五节点与第六节点相连，所述第二2通高压电磁阀和第三2通高压电磁阀的入口与所述不锈钢管道上的第六节点相交；所述中层气路由氢气源、氮气源、第一减压阀、第二减压阀、第一过滤器、第二过滤器、质量流量计、第一2通高压电磁阀和第四2通高压电磁阀连接构成；所述氢气源与所述第二减压阀的入口连接，所述第二减压阀的出口与所述第一过滤器连接，所述第一过滤器与所述质量流量计入口连接；所述氮气源与所述第一减压阀的入口相连接，所述第一减压阀的入口与所述第二过滤器连接，所述第二过滤器与所述第一2通高压电磁阀的入口相连，所述质量流量计与所述第一2通高压电磁阀的出口相交于第二节点，所述第二节点与所述第四2通高压电磁阀的入口相连，第四2通高压电磁阀的出口与所述不锈钢管道上的第五节点相连；所述底层气路由机械真空泵、第三节点、第五2通高压电磁阀、金属编织软管、合金型贮氢罐和温度传感器连接构成；所述机械真空泵的入口与所述第三节点相连，所述第三节点与所述第五2通高压电磁阀的出口相连，所述第五2通高压电磁阀的入口与所述不锈钢管道上的第四节点相连，所述金属编织软管设置在所述第四节点的下方，所述金属编织软管与所述合金型贮氢罐相连，所述合金型贮氢罐放置在加热装置中实现恒温加热，所述温度传感器固定在所述合金型贮氢罐的表面；所述第一节点、第二节点和第三节点所构成的气源一侧为多路共用区，非气源一侧为多路独立区，多路独立区包含多套相同气路；所述一体化设备通过计算机上运行的测试控制软件实现人机交互，测控软件通过数据采集卡驱动程序与多功能数据采集卡进行通讯，完成对温度传感器、压力传感器、质量流量计、质量流量控制器实测流量输出端的数据采集，对质量流量控制器的流量信号输入端进行设定，并对继电器驱动板状态进行控制进而实现对2通高压电磁阀的开关状态进行控制；所述测控软件还对温度，压力和流量数据进行长期监控，在充氢时，通过质量流量计进行合金型贮氢罐充氢性能的测试，包括充入量，充满时间，充装过程的流速变化，在放氢时，通过质量流量控制器进行合金型贮氢罐放氢性能的测试，包括放氢过程的流速变化，累计放出量，放尽时间，不同流速设定条件下维持稳定放氢流速的时间，所述设备对于合金型贮氢罐充满和放尽的判断是基于压力判断的，充满压力和放尽压力的设定根据贮氢罐中具体的材料的吸放氢PCT曲线进行确定。所述氢气源与第二减压阀的入口通过螺纹相连，第二减压阀的出口通过不锈钢管道及VCR接头与第一过滤器相连，第一过滤器通过不锈钢管道与质量流量计入口相连，第二减压阀的输出压力范围为4～10MPa，第一过滤器的过滤精度范围为0.5～2μm，质量流量计的量程范围为0～20-30SLM。所述氮气源与第一减压阀的入口通过螺纹相连，第一减压阀的入口通过不锈钢管道及VCR接头与第二过滤器相连，第二过滤器通过不锈钢管道与第一2通高压电磁阀的入口相连，第二过滤器的过滤精度范围为0.5～2μm，第一减压阀的输出压力范围为0.15～0.2MPa，第一2通高压电磁阀的使用压力范围为0～4-10MPa。所述加热装置为水浴槽或柔性加热套，柔性加热套的恒温加热范围为RT～500℃，水浴槽的恒温加热范围为RT～100℃，所述温度传感器的测试温度范围为0～500℃。所述止回阀的入口与第六2通高压电磁阀的出口通过不锈钢管道相连，第六2通高压电磁阀的入口通过不锈钢管道与第一节点相连，第一节点通过不锈钢管道与背压阀的出口相连，背压阀入口分别与第二2通高压电磁阀的出口以及质量流量控制器的出口相连，质量流量控制器的入口通过不锈钢管道与第三2通高本文档来自技高网...

【技术保护点】
多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备，其特征在于：所述一体化设备由上层气路、中层气路和底层气路构成；所述上层气路由止回阀(22)、第六2通高压电磁阀(21)、背压阀(20)、质量流量控制器(19)、第三2通高压电磁阀(10)、第二2通高压电磁阀(9)、压力传感器(18)以及第一节点(A)连接构成；所述止回阀(22)的入口与所述第六2通高压电磁阀(21)的出口相连，所述第六2通高压电磁阀(21)的入口与所述第一节点(A)相连，所述第一节点(A)与所述背压阀(20)的出口相连，所述背压阀(20)的入口分别与所述第二2通高压电磁阀(9)、质量流量控制器(19)的出口相连，所述质量流量控制器(19)的入口与第三2通高压电磁阀(10)的出口相连，所述压力传感器(18)下方连接设有不锈钢管道，所述不锈钢管道上依次设有第六节点(F)、第五节点(E)和第四节点(D)，所述第四节点(D)与第五节点(E)相连，所述第五节点(E)与第六节点(F)相连，所述第二2通高压电磁阀(9)和第三2通高压电磁阀(10)的入口与所述不锈钢管道上的第六节点(F)相交；所述中层气路由氢气源(1)、氮气源(2)、第一减压阀(3)、第二减压阀(4)、第一过滤器(5)、第二过滤器(6)、质量流量计(7)、第一2通高压电磁阀(8)和第四2通高压电磁阀(11)连接构成；所述氢气源(1)与所述第二减压阀(4)的入口连接，所述第二减压阀(4)的出口与所述第一过滤器(5)连接，所述第一过滤器(5)与所述质量流量计(7)入口连接；所述氮气源(2)与所述第一减压阀(3)的入口相连接，所述第一减压阀(3)的入口与所述第二过滤器(6)连接，所述第二过滤器(6)与所述第一2通高压电磁阀(8)的入口相连，所述质量流量计(7)与所述第一2通高压电磁阀(8)的出口相交于第二节点，所述第二节点(B)与所述第四2通高压电磁阀(11)的入口相连，第四2通高压电磁阀(11)的出口与所述不锈钢管道上的第五节点(E)相连；所述底层气路由机械真空泵(13)、第三节点(C)、第五2通高压电磁阀(12)、金属编织软管(17)、合金型贮氢罐(15)和温度传感器(16)连接构成；所述机械真空泵(13)的入口与所述第三节点(C)相连，所述第三节点(C)与所述第五2通高压电磁阀(12)的出口相连，所述第五2通高压电磁阀(12)的入口与所述不锈钢管道上的第四节点(D)相连，所述金属编织软管(17)设置在所述第四节点(D)的下方，所述金属编织软管(17)与所述合金型贮氢罐(15)相连，所述合金型贮氢罐(15)放置在加热装置(14)中实现恒温加热，所述温度传感器(16)固定在所述合金型贮氢罐(15)的表面；所述第一节点(A)、第二节点(B)和第三节点(C)所构成的气源一侧为多路共用区，非气源一侧为多路独立区，多路独立区包含多套相同气路；所述一体化设备通过计算机上运行的测试控制软件实现人机交互，测控软件通过数据采集卡驱动程序与多功能数据采集卡进行通讯，完成对温度传感器、压力传感器、质量流量计、质量流量控制器实测流量输出端的数据采集，对质量流量控制器的流量信号输入端进行设定，并对继电器驱动板状态进行控制进而实现对2通高压电磁阀的开关状态进行控制；所述测控软件还对温度，压力和流量数据进行长期监控，在充氢时，通过质量流量计进行合金型贮氢罐充氢性能的测试，包括充入量，充满时间，充装过程的流速变化，在放氢时，通过质量流量控制器进行合金型贮氢罐放氢性能的测试，包括放氢过程的流速变化，累计放出量，放尽时间，不同流速设定条件下维持稳定放氢流速的时间，所述设备对于合金型贮氢罐充满和放尽的判断是基于压力判断的，充满压力和放尽压力的设定根据贮氢罐中具体的材料的吸放氢PCT曲线进行确定。...

【技术特征摘要】
1.多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备，其特征在于：所述一体化设备由上层气路、中层气路和底层气路构成；所述上层气路由止回阀(22)、第六2通高压电磁阀(21)、背压阀(20)、质量流量控制器(19)、第三2通高压电磁阀(10)、第二2通高压电磁阀(9)、压力传感器(18)以及第一节点(A)连接构成；所述止回阀(22)的入口与所述第六2通高压电磁阀(21)的出口相连，所述第六2通高压电磁阀(21)的入口与所述第一节点(A)相连，所述第一节点(A)与所述背压阀(20)的出口相连，所述背压阀(20)的入口分别与所述第二2通高压电磁阀(9)、质量流量控制器(19)的出口相连，所述质量流量控制器(19)的入口与第三2通高压电磁阀(10)的出口相连，所述压力传感器(18)下方连接设有不锈钢管道，所述不锈钢管道上依次设有第六节点(F)、第五节点(E)和第四节点(D)，所述第四节点(D)与第五节点(E)相连，所述第五节点(E)与第六节点(F)相连，所述第二2通高压电磁阀(9)和第三2通高压电磁阀(10)的入口与所述不锈钢管道上的第六节点(F)相交；所述中层气路由氢气源(1)、氮气源(2)、第一减压阀(3)、第二减压阀(4)、第一过滤器(5)、第二过滤器(6)、质量流量计(7)、第一2通高压电磁阀(8)和第四2通高压电磁阀(11)连接构成；所述氢气源(1)与所述第二减压阀(4)的入口连接，所述第二减压阀(4)的出口与所述第一过滤器(5)连接，所述第一过滤器(5)与所述质量流量计(7)入口连接；所述氮气源(2)与所述第一减压阀(3)的入口相连接，所述第一减压阀(3)的入口与所述第二过滤器(6)连接，所述第二过滤器(6)与所述第一2通高压电磁阀(8)的入口相连，所述质量流量计(7)与所述第一2通高压电磁阀(8)的出口相交于第二节点，所述第二节点(B)与所述第四2通高压电磁阀(11)的入口相连，第四2通高压电磁阀(11)的出口与所述不锈钢管道上的第五节点(E)相连；所述底层气路由机械真空泵(13)、第三节点(C)、第五2通高压电磁阀(12)、金属编织软管(17)、合金型贮氢罐(15)和温度传感器(16)连接构成；所述机械真空泵(13)的入口与所述第三节点(C)相连，所述第三节点(C)与所述第五2通高压电磁阀(12)的出口相连，所述第五2通高压电磁阀(12)的入口与所述不锈钢管道上的第四节点(D)相连，所述金属编织软管(17)设置在所述第四节点(D)的下方，所述金属编织软管(17)与所述合金型贮氢罐(15)相连，所述合金型贮氢罐(15)放置在加热装置(14)中实现恒温加热，所述温度传感器(16)固定在所述合金型贮氢罐(15)的表面；所述第一节点(A)、第二节点(B)和第三节点(C)所构成的气源一侧为多路共用区，非气源一侧为多路独立区，多路独立区包含多套相同气路；所述一体化设备通过计算机上运行的测试控制软件实现人机交互，测控软件通过数据采集卡驱动程序与多功能数据采集卡进行通讯，完成对温度传感器、压力传感器、质量流量计、质量流量控制器实测流量输出端的数据采集，对质量流量控制器的流量信号输入端进行设定，并对继电器驱动板状态进行控制进而实现对2通高压电磁阀的开关状态进行控制；所述测控软件还对温度，压力和流量数据进行长期监控，在充氢时，通过质量流量计进行合金型贮氢罐充氢性能的测试，包括充入量，充满时间，充装过程的流速变化，在放氢时，通过质量流量控制器进行合金型贮氢罐放氢性能的测试，包括放氢过程的流速变化，累计放出量，放尽时间，不同流速设定条件下维持稳定放氢流速的时间，所述设备对于合金型贮氢罐充满和放尽的判断是基于压力判断的，充满压力和放尽压力的设定根据贮氢罐中具体的材料的吸放氢PCT曲线进行确定。2.根据权利要求1所述的多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备，其特征在于：所述氢气源(1)与第二减压阀(4)的入口通过螺纹相连，第二减压阀(4)的出口通过不锈钢管道及VCR接头与第一过滤器(5)相连，第一过滤器(5)通过不锈钢管道与质量流量计(7)入口相连，第二减压阀(4)的输出压力范围为4～10MPa，第一过滤器(5)的过滤精度范围为0.5～2μm，质量流量计(7)的量程范围为0～20-30SLM。3.根据权利要求1所述的多通道合金型贮氢罐活化、性能测试和封装一体化设备，其特征在于：所述氮气源(2)与第一减压阀(3)的入口通过螺纹相连，第一减压阀(3)的入口通过不锈钢管道及VCR接头与第二过滤器(6)相连，第二过滤器(6)通过不锈钢管道与第一2通高压电磁阀(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：程宏辉，奚晨雨，陈东雷，武英，刘晶晶，韩兴博，严凯，黄新，秦康生，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32