快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置制造方法及图纸

一种快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置，它涉及一种PCT储氢测试装置。本发明专利技术为了解决现有PCT测试的降温过程中，存在获得吸氢到一定状态的合金比较困难的问题。本发明专利技术的反应器竖直插装在炉体内，水冷系统与炉体连接并对炉体内的反应器冷却，真空系统与反应器的进气端连接，控制系统分别与真空系统、水冷系统和反应器电性连接；其中，水冷系统包括水箱、散热器、水泵和冷却铜管，冷却铜管套装在位于炉体内的反应器上，冷却铜管的出水侧与散热器的一端连接，散热器的另一端伸入到水箱中，水泵的一端与水箱的下部连接，水泵的另一端与冷却铜管的进水侧连接。本发明专利技术用于精准获得金属储氢材料不同吸放氢状态的试样。准获得金属储氢材料不同吸放氢状态的试样。准获得金属储氢材料不同吸放氢状态的试样。

【技术实现步骤摘要】
快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置


[0001]本专利技术涉及一种PCT储氢测试装置，具体涉及一种快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置，用于精准获得金属储氢材料不同吸放氢状态的试样，属于固态储氢


技术介绍

[0002]随着经济社会的飞速发展，能源在生产生活中扮演着日益重要角色。传统三大能源在使用过程中的问题日益突出，氢能作为新型可再生能源具有资源丰富、燃烧热值高以及产物零污染的优势。然而，如何安全高效的储运氢气成为制约氢能广泛应用的主要瓶颈。氢化物储氢相比于液态储氢以及气态储氢具有安全性高、质量储氢量高的优势。在开发新型高容量储氢合金的过程中会应用到TG法、体积法等储氢测试手段来衡量合金的储氢性能。PCT测试是体积法的一种，可根据气体状态方程评价其储氢性能。但是储氢合金的吸放氢平台压P
e
是关于温度T的函数，满足Vant
’
Hoff关系lnP
e
＝ΔH/RT
‑
ΔS/R，即温度的变化会导致其吸放氢平衡压较大的变化。只有当氢气压力大于合金在该温度下的吸氢平衡平台压时，合金才能进行吸氢。同理，当环境氢压低于合金在该温度下的放氢平衡平台压时，储氢合金才会放氢。因此，在PCT测试的降温过程中，若要获得在高温下吸氢到最大吸氢量一半状态的合金，在合金吸氢到饱和吸氢量的一半时立刻减小氢压或降低温度以限制吸氢反应的继续进行，传统的手动型PCT储氢测试装置一方面采用自然冷却方式冷却速度慢，另一方面在在降温的过程中无法精确控制氢压。若在冷却过程中压力的降低快于温度的降低，则达到半吸氢态的合金开始进行放氢，若压力的降低慢于温度的降低，则合金继续吸氢，最后获得的合金吸氢量原高于总吸氢量的一半。因此，获得吸氢到一定状态的合金比较困难。
[0003]综上所述，现有PCT测试的降温过程中，存在获得吸氢到一定状态的合金比较困难的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有PCT测试的降温过程中，存在获得吸氢到一定状态的合金比较困难的问题。进而提供一种快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置包括真空系统、控制系统、水冷系统、炉体和反应器，反应器竖直插装在炉体内，水冷系统与炉体连接并对炉体内的反应器冷却，真空系统与反应器的进气端连接，控制系统分别与真空系统、水冷系统和反应器电性连接；其中，水冷系统包括水箱、散热器、水泵和冷却铜管，冷却铜管套装在位于炉体内的反应器上，冷却铜管的出水侧与散热器的一端连接，散热器的另一端伸入到水箱中，水泵的一端与水箱的下部连接，水泵的另一端与冷却铜管的进水侧连接。
[0006]进一步地，散热器为叶片式散热器。
[0007]进一步地，冷却铜管的横截面形状为矩形，且冷却铜管的长边与反应器的外侧壁接触。
[0008]进一步地，炉体包括壳体、炉膛和加热电阻丝，炉膛内嵌在壳体内，加热电阻丝套装在炉膛的外侧壁上并对炉膛进行加热。
[0009]进一步地，反应器包括气体管道、密封圈、紧固件和反应器本体，反应器本体竖直插装在炉膛内，且反应器本体的外侧壁与炉膛的内侧壁之间留有间隙，反应器本体的上部位于炉膛的外部，反应器本体的上端面上安装有密封圈，气体管道安装在密封圈上，紧固件套装在气体管道上后将气体管道和密封圈密封压紧在反应器本体的上部。
[0010]进一步地，气体管道的接口处为
“⊥”
形，所述气体管道的外径与紧固件的顶部开孔直径相等。
[0011]进一步地，气体管道的材质为不锈钢，气体管道的内径为2mm，壁厚为1.5mm。
[0012]进一步地，真空系统包括高压容器、电动排气阀、第一电动进气阀、第二电动进气阀、真空阀、氢气减压阀、真空泵、反应器阀和反应器电动阀，高压容器通过管道与反应器连接，高压容器与反应器之间的管道上安装有反应器阀和反应器电动阀，电动排气阀、第一电动进气阀、第二电动进气阀和真空阀并联在管道上之后与高压容器与反应器之间的管道串联，真空泵与安装有真空阀的管道连接，氢气减压阀安装在第一电动进气阀和氢气罐之间的管路上，氩气减压阀安装第二电动进气阀和氩气罐之间的管道上。
[0013]进一步地，高压容器的内径为60mm的不锈钢气罐。
[0014]进一步地，控制系统包括控制器、压力传感器和温度传感器，压力传感器安装在高压容器内侧壁下部，温度传感器安装在炉膛内侧壁的底端面上，控制器分别与水泵、高压容器、反应器电动阀、电动排气阀、第一电动进气阀、第二电动进气阀、压力传感器和温度传感器电性连接。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
[0016]1、本专利技术能够极大缩短吸放氢结束后的降温时间，水冷系统可对完成吸放氢测试后的反应器快速降温。由于水冷系统包括水箱3、散热器4、水泵5和冷却铜管6，冷却铜管6套装在位于炉体1内的反应器2上，在降温阶段可以将反应器的多余热量带走实现对反应器的快速降温，冷却铜管6的出水侧与散热器4的一端连接，散热器可以将冷却水的热量向外传递并对冷却水进行降温防止其温度过高而导致对反应器的降温效果变差。
[0017]2、本专利技术能够精确控制储氢合金的吸放氢状态，获得预定的吸放氢状态后，控制器根据Vant
’
Hoff关系(lnP
e
＝ΔH/RT
‑
ΔS/R)控制水泵5、电动排气阀8、真空阀11、真空泵13、第二电动进气阀10等进行排气降压，使反应器内的氢压接近合金的实时平衡压P
e
，以保证在降温过程中合金不会因实时氢压高于实时平衡压P
e
继续吸氢，也不会因实时氢压低于合金的实时平衡压P
e
而发生放氢，可制备任意吸放氢状态的样品。
[0018]3、本专利技术能够精确控制反应器内的氢压。真空系统的充氢首先采用氢气减压阀对氢压进行预调节，然后通过第一电动进气阀9进行精准控制，电动进气阀9的步进电机在充气的开始阶段可以控制阀门允许较大流量的气体通过，当真空系统内的压力接近设定值时，步进电机调节阀门开启程度减少气体的流量，此设计可以有效避免手动阀门或电磁阀等充气时不能及时调节气体流量而引起的过充，气体过充会导致真空系统内的压力值高于预定值，需要进一步的排气才能降到预期压力。
[0019]因此，本专利技术能够快速实现对温度压力的同时控制温度与压力，可以根据吸放氢平台压力与温度的关系，精准获得吸放氢不同状态的储氢试样。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的主视图；图2是炉体1和反应器2的剖视图；图3为Mg
85
Ni
14.6
Ag
0.4
合金250℃等温吸氢过程曲线；图4为传统PCT设备控制的放氢量约80％时开始降温的放氢过程曲线；图5为采用本专利技术装置控制放氢量80％的放氢过程曲线。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置，其特征在于：它包括真空系统、控制系统、水冷系统、炉体(1)和反应器(2)，反应器(2)竖直插装在炉体(1)内，水冷系统与炉体(1)连接并对炉体(1)内的反应器(2)冷却，真空系统与反应器(2)的进气端连接，控制系统分别与真空系统、水冷系统和反应器(2)电性连接；其中，水冷系统包括水箱(3)、散热器(4)、水泵(5)和冷却铜管(6)，冷却铜管(6)套装在位于炉体(1)内的反应器(2)上，冷却铜管(6)的出水侧与散热器(4)的一端连接，散热器(4)的另一端伸入到水箱(3)中，水泵(5)的一端与水箱(3)的下部连接，水泵(5)的另一端与冷却铜管(6)的进水侧连接。2.根据权利要求1所述的快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置，其特征在于：散热器(4)为叶片式散热器。3.根据权利要求1或2所述的快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置，其特征在于：冷却铜管(6)的横截面形状为矩形，且冷却铜管(6)的长边与反应器(2)的外侧壁接触。4.根据权利要求3所述的快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置，其特征在于：炉体(1)包括壳体(1
‑
1)、炉膛(1
‑
2)和加热电阻丝(1
‑
3)，炉膛(1
‑
2)内嵌在壳体(1
‑
1)内，加热电阻丝(1
‑
3)套装在炉膛(1
‑
2)的外侧壁上并对炉膛(1
‑
2)进行加热。5.根据权利要求1或4所述的快速和精确的实现温度、压力同时控制的PCT储氢测试装置，其特征在于：反应器(2)包括气体管道(2
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1)、密封圈(2
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2)、紧固件(2
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3)和反应器本体(2
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4)，反应器本体(2
‑
4)竖直插装在炉膛(1
‑
2)内，且反应器本体(2
‑
4)的外侧壁与炉膛(1
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2)的内侧壁之间留有间隙，反应器本体(2
‑
4)的上部位于炉膛(1
‑
2)的外部，反应器本体(2
‑
4)的上端面上安装有密封圈(2
‑
2)，气体管道(2
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞润，曹文超，丁鑫，张佳欣，苏彦庆，郭景杰，傅恒志，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：