一种高压氢渗透连续监测装置及其测试方法制造方法及图纸

一种高压氢渗透连续监测装置及其测试方法，其属于高压氢渗透性能测试的技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种高压氢渗透连续监测装置及其测试方法


[0001]本申请涉及一种高压氢渗透连续监测装置及测试方法，主要用于测量材料在高压氢环境下的氢渗透性能
。

技术介绍

[0002]随着氢能源的发展，高压氢的储存和运输成为制约氢能源应用的瓶颈之一，高压氢储运材料和技术的研究变得越来越重要
。
高分子材料直接用作储氢气瓶内衬
、
管道或者作为金属储运设备的涂层，在高压氢储运的应用价值逐渐凸显
。
了解高分子复合材料在高压氢环境下的氢渗透性能对于材料选择和设计具有关键意义
。
[0003]目前存在的氢渗透测试装置大多是通过电化学充氢的方法测试，主要用于金属材料，难以准确测得高分子材料（包括高分子涂层）的氢渗透量；压差法多用于测试常压下渗透系数较大的高分子材料的氢渗透性能，氢渗透系数低的高分子材料难以准确测量，在高压条件下进行较宽渗透率范围，尤其低渗透率测试，仍然面临极大挑战
。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对目前存在的氢渗透测试装置大多采用电化学充氢方法，不能完全反映实际工况下的氢渗透行为；而且，测试装置无法在高压氢气条件下进行较宽渗透率范围，尤其低渗透率进行氢渗透测试
。
[0005]为解决上述存在的问题，本专利技术提供如下解决方案：一种高压氢渗透连续监测装置，它包括氢气增压系统
、
惰性气体运氢系统
、
氢气含量分析系统
、
氢计量釜和氢渗透模块；所述氢气增压系统中供氢系统经过氢气减压阀
、
氢气阀连接至氢计量釜釜体的进气口上；所述惰性气体运氢系统中惰性气瓶经惰气减压阀
、
惰气阀
、
流量控制器连接至三通的第一孔道；经三通的第二个孔道连接至氢气含量分析系统，氢气含量分析系统包括氢气分析仪和气体流量计；氢计量釜釜体上测试口经氢渗透模块后连接至三通的第三孔道；所述氢渗透模块采用螺栓固定连接的氢渗透模块上盖和氢渗透模块下盖，氢渗透模块上盖和氢渗透模块下盖之间设置测试片，测试片上方依次设置微孔支撑片
、
支撑片，经过集气腔后由模块出气口连通出气管路；测试片下方设置进气腔，由模块进气口连通进气管路
。
[0006]所述氢渗透模块的支撑片上设置用于透气的支撑片通孔，支撑片上方构成集气腔，集气腔壁与支撑片为一体式，微孔支撑片设置在集气腔壁的圆环内支撑片的下方
。
[0007]所述氢计量釜的抽换气口依次连接数字压力计和截止阀
。
[0008]所述氢计量釜的釜盖上设置安全阀
。
[0009]所述氢渗透模块上盖和氢渗透模块下盖之间设置密封圈
。
[0010]所述测试片与氢渗透模块下盖之间设置密封垫
。
[0011]该装置还设有温度控制模块，用于调控氢计量釜和氢渗透模块的温度
。
[0012]所述测试方法包括固定容积测试模式和恒定压力测试模式：所述固定容积测试模式，包括以下步骤：
a.
惰性气体运氢：依次打开惰气减压阀
、
惰气阀，由流量控制器控制惰性气瓶的惰性气体的流量；
b.
氢气增压：依次打开氢气减压阀和氢气阀，将供氢系统中的氢气由进气口充入到氢计量釜中，氢计量釜中压力达到设定压力后，关闭氢气阀；
c.
氢渗透及检测：氢计量釜中的氢气由模块进气口进入到进气腔中，氢气经测试片渗透后依次经过微孔支撑片和支撑片后进入到集气腔，再经过模块出气口和管路后氢气到达三通；渗透出的氢气与惰性气体运氢系统中的惰性气体在三通处混合后，一起进入到氢气分析仪和气体流量计中；通过氢计量釜的压差变化得到氢渗透率；同时根据氢气含量分析系统实测的气体总流量乘以氢气含量来累积计算，然后除以时间，由浓度法得到氢渗透率；所述恒定压力测试模式，包括以下步骤：
a.
惰性气体运氢：依次打开惰气减压阀
、
惰气阀，由流量控制器控制惰性气瓶的惰性气体的流量；
b.
氢气增压：依次打开氢气减压阀和氢气阀，将供氢系统中的氢气由进气口充入到氢计量釜中，一直保持氢气阀开启，使得氢计量釜中压力始终维持在设定压力；
c.
氢渗透及检测：氢计量釜中的氢气由模块进气口进入到进气腔中，氢气经测试片渗透后依次经过微孔支撑片和支撑片后进入到集气腔，再经过模块出气口和管路后氢气到达三通；渗透出的氢气与惰性气体运氢系统中的惰性气体在三通处混合后，一起进入到氢气分析仪和气体流量计中；根据氢气含量分析系统实测的气体总流量乘以氢气含量来累积计算，除以相应时间，即得测试片的氢气渗透速率
。
[0013]与现有技术相比，本专利技术提供了一种高压氢渗透连续监测装置及其测试方法，具备以下有益效果：
1、
该高压氢渗透连续监测装置，引入带有特定微孔的支撑片实现高压环境下样品氢气渗透率的测定，适用于测试各种不锈钢或聚合物材料在高压氢气中的氢渗透性能，装置简单
、
操作易行
。
根据工作需要，采用氢气瓶和
/
或氢气增压泵作为供氢系统进行供气
。
[0014]2、
设计引入惰性气体运氢系统，将渗透后的少量或微量氢气快速带至高灵敏的氢气分析仪，快速
、
实时
、
准确的检测出氢气浓度，进而获得氢气渗透量，实现该装置在较宽氢渗透率范围，尤其是低渗透率条件下的测试数据的高准确度
。
相比压差法测试时间长
、
低浓度时准确度差，浓度法可以连续实时
、
快速测量少量或微量氢气渗透，能够实现在较宽氢渗透率范围，尤其是低渗透率条件下的测试数据的高准确度
。
[0015]3、
借助采集氢计量釜数字压力计的压力变化和渗透后气体总流量及其中氢气含量的实时监测结果，同时实现压差法和浓度法同步监测氢渗透速率，并可以相互验证，排除装置因漏气或其他计量仪表原因等造成的可能影响，进一步提升装置的准确性
。
[0016]4、
引入氢计量釜，可储存固定体积（如：
30
‑
200 mL
）的氢气，并设有安全阀，一旦测试过程中出现氢气泄露，可以快速
、
有效应对，安全性大幅提高
。
[0017]本专利技术提供了一种高压氢渗透测试装置及测试方法，通过该装置及测试方法可以准确测量材料在高压氢环境下的氢渗透性能
。
该装置具有高压
、
操作简便
、
准确度高
、
安全高效的特点，适用于各种材料的氢渗透性能测试
。
附图说明
[0018]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，并不构成对本专利技术的限制，在附图中：图1为一种高压氢渗透连续监测装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高压氢渗透连续监测装置，其特征在于：该装置包括氢气增压系统
、
惰性气体运氢系统
、
氢气含量分析系统
、
氢计量釜和氢渗透模块；所述氢气增压系统中供氢系统（8）经过氢气减压阀（9）
、
氢气阀（
10
）连接至氢计量釜釜体（1）的进气口（3）上；所述惰性气体运氢系统中惰性气瓶（
11
）经惰气减压阀（
12
）
、
惰气阀（
13
）
、
流量控制器（
14
）连接至三通（
15
）的第一孔道；经三通（
15
）的第二个孔道连接至氢气含量分析系统，氢气含量分析系统包括氢气分析仪（
16
）和气体流量计（
17
）；氢计量釜釜体（1）上测试口（5）经氢渗透模块（7）后连接至三通（
15
）的第三孔道；所述氢渗透模块（7）采用螺栓固定连接的氢渗透模块上盖（
7a
）和氢渗透模块下盖（
7b
），氢渗透模块上盖（
7a
）和氢渗透模块下盖（
7b
）之间设置测试片（
7c
），测试片（
7c
）上方依次设置微孔支撑片（
7d
）
、
支撑片（
7e
），经过集气腔（
7j
）后由模块出气口（
7h
）连通出气管路；测试片（
7c
）下方设置进气腔（
7i
），由模块进气口（
7g
）连通进气管路；所述氢渗透模块（7）的支撑片（
7e
）上设置用于透气的支撑片通孔（
7f
），支撑片（
7e
）上方构成集气腔（
7j
），集气腔壁与支撑片（
7e
）为一体式，微孔支撑片（
7d
）设置在集气腔壁的圆环内支撑片（
7e
）的下方；所述氢计量釜的抽换气口（4）依次连接数字压力计（
18
）和截止阀（
19
）；所述氢计量釜的釜盖（2）上设置安全阀（6）；所述氢渗透模块上盖（
7a
）和氢渗透模块下盖（
7b
）之间设置密封圈（
7k
）；所述测试片（
7c
）与氢渗透模块下盖（
7b
）之间设置密封垫（
7l
）
。2.
根据权利要求1所述的一种高压氢渗透连续监测装置，其特征在于：该装置还设有温度控制模块（
20
），用于调控氢计量釜和氢渗透模块（7）的温度
。3.
根据权利要求1所述的一种高...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，高妍，姜海鹏，李艳超，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：