一种氢燃料电池阳极尾气检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池阳极尾气检测系统，包括气体前处理机和过程质谱仪，所述气体前处理机由两通取样软管、抽气泵、冷阱和气体稳压器组成，两通取样软管的一端与氢燃料电池的阳极出气口固定连接；该发明专利技术通过气体前处理和毛细管取样，解决了氢燃料电池尾气的压力不稳定、水分含量高的问题，通过抽气泵增加了管路的流速，避免了由于管路流速缓慢而引起的检测时间滞后问题，通过冷阱将气态水转变成液态水后排出，使得尾气达到近于标准气体的品质，并通过气体稳压器保证了每次进入质谱仪的气体状态相近，提高了数据的可靠性和稳定性，从而确保了过程质谱仪长期连续运行的可靠性和安全性。和安全性。和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池阳极尾气检测系统


[0001]本专利技术涉及尾气检测
，具体为一种氢燃料电池阳极尾气检测系统。

技术介绍

[0002]氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，实现发电。氢燃料电池通过电化学反应，而不是采用燃烧或储能方式，只会产生水和热，如果氢是通过可再生能源产生的，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。目前氢燃料电池广泛应用在新能源汽车领域，并采用过程质谱仪等尾气检测系统对氢燃料电池使用过程中阳极产生的尾气进行定性定量的检测，确保新能源汽车符合排放标准。
[0003]然而，现有的氢燃料电池阳极尾气检测系统大多未对待检测气体进行前处理，尾气的压力不稳定、水分含量高，直接取样不仅容易对检测系统造成损伤，难以保证测量结果的准确性，也不利于检测系统的长期连续运行，可靠性差，安全性不足，且氢燃料电池反应中存在一定的不可逆副反应，其待检测气体的成分复杂、含量较低，而检测系统的真空结构较差，存在本底干扰、灯丝热分解和化学反应物干扰、样本碎片和分子离子反应物干扰的问题其痕量分析灵敏度低，不适宜作痕量气体的分析。
[0004]因此，设计一种氢燃料电池阳极尾气检测系统是很有必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种氢燃料电池阳极尾气检测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种氢燃料电池阳极尾气检测系统，包括气体前处理机和过程质谱仪，所述气体前处理机由两通取样软管、抽气泵、冷阱和气体稳压器组成，两通取样软管的一端与氢燃料电池的阳极出气口固定连接，两通取样软管的另一端与抽气泵的进气口固定连接，抽气泵的出气口通过管道与冷阱的进气口固定连接，冷阱的出气口通过管道与气体稳压器的进气口固定连接，气体稳压器的出气口通过管道与过程质谱仪的进气口固定连接。
[0007]进一步的，所述冷阱由除水过滤器、温度调节器和自动排水阀组成，除水过滤器的进气口通过管道与抽气泵的出气口固定连接，除水过滤器顶部的一侧通过电线与温度调节器的输出端电性连接，除水过滤器的底部通过管道固定安装有自动排水阀，除水过滤器的出气口通过管道与气体稳压器的进气口固定连接。
[0008]进一步的，所述过程质谱仪由毛细管取样器、真空腔、封闭式EI源、四级杆质量分析器、双检测器、膜片泵和涡轮分子泵组成，毛细管取样器的一端与气体稳压器的出气口固定连接，毛细管取样器的另一端与真空腔一侧中心设置的气体进样孔固定连接，真空腔内壁的两端分别固定安装有封闭式EI源和四级杆质量分析器，真空腔另一侧的中心通过电线
与双检测器的输入端固定连接，真空腔底部的两侧通过管道分别与膜片泵的输入端和涡轮分子泵的输出端固定连接，膜片泵的输出端通过管道与涡轮分子泵的输入端固定连接。
[0009]进一步的，所述毛细管取样器由十六通路旋转阀、八通金属毛细管和八通石英毛细管组成，十六通路旋转阀的进气口通过管路与气体稳压器的出气口固定连接，十六通路旋转阀的出气口与八通金属毛细管的一端固定连接，八通金属毛细管的另一端与八通石英毛细管的一端固定连接，八通石英毛细管的另一端与真空腔一侧中心设置的气体进样孔固定连接。
[0010]进一步的，所述封闭式EI源由阳极筒、阴极筒、聚焦电极、电子反射极、灯丝、电子入射孔、氧化铝绝缘圈、离子引出电极和离子引出孔组成，阳极筒和阴极筒分别固定安装在真空腔内壁一端的两侧，阳极筒的侧面和阴极筒的中心分别设置有聚焦电极和电子反射极，电子反射极上固定安装有灯丝，灯丝对应真空腔内壁的位置设置有透视窗口，阴极筒上开设有电子入射孔，聚焦电极和阴极筒的侧面均与氧化铝绝缘圈的一侧相接触，氧化铝绝缘圈的另一侧与离子引出电极的一侧相接触，氧化铝绝缘圈和离子引出电极均固定安装在真空腔内壁的中段，离子引出电极的中心开设有离子引出孔。
[0011]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：该专利技术通过增设气体前处理和毛细管取样结构，解决了氢燃料电池尾气的压力不稳定、水分含量高的问题，通过抽气泵增加了管路的流速，避免了由于管路流速缓慢而引起的检测时间滞后问题，通过冷阱将气态水转变成液态水后排出，使得尾气达到近于标准气体的品质，并通过气体稳压器保证了每次进入质谱仪的气体状态相近，提高了数据的可靠性和稳定性，从而确保了过程质谱仪长期连续运行的可靠性和安全性，且利用膜片泵和涡轮分子泵抽真空，并对灯丝进行预热，从而保护了检测系统的真空结构，防止了因灯丝热量不稳定造成的数据误差，消除了过热灯丝的干扰，抑制了样品的碎片离子向阴极筒的电离室内扩散的能力，实现了氢燃料电池中不可逆副反应产生的痕量气体的检测，达到了对氢燃料电池阳极尾气的定性定量检测效果。
附图说明
[0012]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0013]图1是本专利技术的整体结构局部剖视主视图；
[0014]图2是本专利技术实施例的氢气浓度随时间变化曲线图；
[0015]图3是本专利技术实施例的氮气浓度随时间变化曲线图；
[0016]图4是本专利技术实施例的氧气浓度随时间变化曲线图；
[0017]图5是本专利技术实施例的二氧化碳浓度随时间变化曲线图；
[0018]图6是本专利技术实施例的一氧化碳浓度随时间变化曲线图；
[0019]图中：1、气体前处理机；11、两通取样软管；12、抽气泵；13、冷阱；131、除水过滤器；132、温度调节器；133、自动排水阀；14、气体稳压器；2、过程质谱仪；21、毛细管取样器；211、十六通路旋转阀；212、八通金属毛细管；213、八通石英毛细管；22、真空腔；221、气体进样孔；23、封闭式EI源；231、阳极筒；232、阴极筒；233、聚焦电极；234、电子反射极；235、灯丝；236、电子入射孔；237、氧化铝绝缘圈；238、离子引出电极；239、离子引出孔；24、四级杆质量分析器；25、双检测器；26、膜片泵；27、涡轮分子泵。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]请参阅图1
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6，本专利技术提供一种技术方案：一种氢燃料电池阳极尾气检测系统，包括气体前处理机1和过程质谱仪2，气体前处理机1由两通取样软管11、抽气泵12、冷阱13和气体稳压器14组成，两通取样软管11采用内径5.5mm和外径8mm的PU软管，两通取样软管11的一端与氢燃料电池的阳极出气口固定连接，两通取样软管11的另一端与峰值流量为3L/min的抽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池阳极尾气检测系统，包括气体前处理机(1)和过程质谱仪(2)，其特征在于：所述气体前处理机(1)由两通取样软管(11)、抽气泵(12)、冷阱(13)和气体稳压器(14)组成，两通取样软管(11)的一端与氢燃料电池的阳极出气口固定连接，两通取样软管(11)的另一端与抽气泵(12)的进气口固定连接，抽气泵(12)的出气口通过管道与冷阱(13)的进气口固定连接，冷阱(13)的出气口通过管道与气体稳压器(14)的进气口固定连接，气体稳压器(14)的出气口通过管道与过程质谱仪(2)的进气口固定连接。2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极尾气检测系统，其特征在于：所述冷阱(13)由除水过滤器(131)、温度调节器(132)和自动排水阀(133)组成，除水过滤器(131)的进气口通过管道与抽气泵(12)的出气口固定连接，除水过滤器(131)顶部的一侧通过电线与温度调节器(132)的输出端电性连接，除水过滤器(131)的底部通过管道固定安装有自动排水阀(133)，除水过滤器(131)的出气口通过管道与气体稳压器(14)的进气口固定连接。3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池阳极尾气检测系统，其特征在于：所述过程质谱仪(2)由毛细管取样器(21)、真空腔(22)、封闭式EI源(23)、四级杆质量分析器(24)、双检测器(25)、膜片泵(26)和涡轮分子泵(27)组成，毛细管取样器(21)的一端与气体稳压器(14)的出气口固定连接，毛细管取样器(21)的另一端与真空腔(22)一侧中心设置的气体进样孔(221)固定连接，真空腔(22)内壁的两端分别固定安装有封闭式EI源(23)和四级杆质量分析器(24)，真空腔(22)另一侧的中心通过电线与双检测器(25)的输入端固定连接，真空腔(22)底部的两侧通过管道分别与膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：程平，谢春光，刘吉星，
申请(专利权)人：上海海珊智能仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：