一种全自动气体收集及在线实时测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种全自动气体收集及在线实时测试系统，本实用新型专利技术具有如下的技术效果，(1)本系统能够实现气体产物的全自动收集及实时在线分析测试，不需要人工现场操作，为科研人员节约大量宝贵时间和精力，同时也极大提高了科研效率；(2)本系统分析气体浓度范围广，测试精确度高。本系统可根据测试需要，具有常压敞开、封闭两种工作模式方式可供灵活选择。分析浓度较高或产量较大的待测气体时，可选择常压敞开工作模式；分析微量待测气体时，可采用封闭工作模式。系统所能分析的气体量范围非常广。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气体收集及在线实时测试系统，特别是涉及一种用于光解水制氢、光解水制氧、水全光解、光催化气液、光催化气-固、光催化-液固、催化合成等领域的全自动气体收集及在线实时测试系统。
技术介绍
自1972年Honda等发现TiO2光解水制氢及Cary等报道光催化降解4_氯苯酚以来，光催化技术在绿色可再生能源及环境修复等方面的潜在应用引起了各国学者的极大兴趣，已成为目前新能源、新材料、催化、环保等领域的研究热点之一。气体收集及在线实时测试系统是进行与气体有关的光催化研究如光解水制氢、光解水制氧、光电分解水、光降解有害气体等的一种重要测试设备。目前，市场现有气体收集及在线实时测试系统大部分都是真空环境下工作的，测试气体量非常有限，仅能实现微量气体的收集及在线检测。经过数十年的发展，光催化技术取得了巨大的进步，一系列新型光催化材料不断被成功合成出来，其光催化效率不断提高，气体产生量呈数量级提高。如2011年X. B. Chen等报道的一种“黑Ti02”的产氢速率高达lOmmol/g催化剂，较之前报道的TiO2光解水产氢性能提高了约2个数量级(Science2011，331，746-750)。因此，市场现有气体收集及在线实时测试系统很难满足科研工作的实际需求。此外，现有测试系统还存在以下几方面的问题(I)测试精度差，测试气体浓度范围窄。由于在线检测采用气相色谱仪测试，色谱载气的工作压力为2 6atm。而检测系统为真空，进样测试时会造成色谱载气压力波动，影响色谱基线的稳定性，从而对测试结果造成较大误差；(2)气体混合大都采用磁控泵，混合效率较差，气体混合均匀所需时间较长(约15-30min),造成测试结果滞后；(3)安装及维护不方便。大部分现有系统材质为全玻璃或玻璃和不锈钢相结合(CN 201811873U)。玻璃与不锈钢间采用可伐连接，系统安装需要现场烧制。而玻璃为易碎品，若系统在使用过程中不慎损坏或出现其它问题，必须请玻璃师傅到使用现场维护，维护周期长，不利于科研工作的开展；(4)测试时需要人工现场操作，测试工作量大，测试时间长，占用科研人员很多时间及精力，并且极易发生误操作，从而导致实验中断及损坏气相色谱。因此，研制一种测试范围广、精度高、使用和维护方便的全自动气体收集及在线实时测试系统已成为相关领域研究亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于针对市场现有产品的不足，提供一种测试范围广、精度高、使用和维护方便的全自动气体收集及在线实时测试系统。本技术的技术方案是，一种全自动气体收集及在线实时测试系统，通过管路惰性气体罐经惰性气体质量流量计、惰性气体二通阀接三通阀,标准气体罐经标准气体质量流量计、标准气体二通阀接三通阀；三通阀一阀口接反应器，另一阀口接采样泵，采样泵经二通阀分别接气动六通阀和排气三通阀，排气三通阀一阀口接排气管，另一阀口接真空缓冲管以及连接在真空缓冲管下部的液氮冷阱，液氮冷阱上设有玻璃真空阀门；双层冷凝回流管一端接反应器，另一端接气动六通阀，在双层冷凝回流管与气动六通阀的管道上接有真空压力表，在气动六通阀上接有气相色谱仪；电脑主机电连接触发器，触发器分别电连接气动六通阀和气相色谱仪，电脑主机与气相色谱仪电电连接。所述管路为不锈钢管路。所述反应器为光解水制氢反应器、光解水制氧反应、水全光解反应器、光电反应器、光催化固-液反应器、光催化气-固反应器、光催化气-液反应器或催化合成反应器。所述双层冷凝回流管为双层直形冷凝回流管、双层球形冷凝回流管或双层蛇形冷凝回流管。所述不锈钢管路与反应器、双层冷凝回流管、真空缓冲管通过卡套连接。 所述惰性气体是指高纯氮气、高纯氩气、高纯氦气。本技术具有如下的技术效果，(I)本系统能够实现气体产物的全自动收集及实时在线分析测试，不需要人工现场操作，为科研人员节约大量宝贵时间和精力，同时也极大提高了科研效率；(2)本系统分析气体浓度范围广，测试精确度高。本系统可根据测试需要，具有常压敞开、封闭两种工作模式方式可供灵活选择。分析浓度较高或产量较大的待测气体时，可选择常压敞开工作模式；分析微量待测气体时，可采用封闭工作模式。系统所能分析的气体量范围非常广。此外，由于气体取样管的压力与色谱载气压力更接近，能有效避免进样时对色谱载气压力波动，提高了测试精度；(3)系统安装和维护方便快捷。本系统管路采用不锈钢气路管，不易损坏。同时，管路和玻璃间通过卡套连接，安装、维护不需特殊专业人员至安装现场，用户可自行更换相关配件，克服了目前市场现有系统安装、维护需要专业的玻璃师父现场烧制，作业复杂，安装和维护周期长等弊端，有效提高了工作效率。附图说明图1是本技术一种全自动气体收集及在线实时测试系统采样状态示意图。图2是本技术一种全自动气体收集及在线实时测试系统进样状态示意图。图3本技术提出的一种全自动气体收集及在线实时测试系统在常压敞开工作模式下的工作曲线。图4本技术提出的一种全自动气体收集及在线实时测试系统在封闭工作模式下的工作曲线。图5某公司生产的全玻璃系统的工作曲线。图6采用本技术提出的一种全自动气体收集及在线实时测试系统测得的光解水产氢量、产氢速率与时间的关系曲线。图7采用某公司生产的全玻璃系统光解水产氢量与时间的关系曲线。具体实施方式如图1、图2所示，一种全自动气体收集及在线实时测试系统，通过管路惰性气体罐5经惰性气体质量流量计1、惰性气体二通阀2接三通阀7，标准气体罐6经标准气体质量流量计3、标准气体二通阀4接三通阀7 ;三通阀7 —阀口接反应器8，另一阀口接采样泵9，采样泵9经二通阀15分别接气动六通阀13和排气三通阀17，排气三通阀17 —阀口接排气管16，另一阀口接真空缓冲管18以及连接在真空缓冲管18下部的液氮冷阱19，液氮冷阱19上设有玻璃真空阀门21 ;双层冷凝回流管11 一端接反应器8，另一端接气动六通阀13，在双层冷凝回流管11与气动六通阀13的管道上接有真空压力表10，在气动六通阀13上接有气相色谱仪12 ;电脑主机20电连接触发器14，触发器14分别电连接气动六通阀13和气相色谱仪12，电脑主机20与气相色谱仪12电连接。电脑主机20发出指令至触发器14，然后触发器14发出驱动信号给气动六通阀13从采样状态转动至进样状态。与此同时，触发器14也产生驱动信号给气相色谱仪12，启动气相色谱仪12进入数据采集状态，收集的色谱信号由电脑主机20自动记录。分析结束后，电脑主机20产生反馈信号发出控制指令，分别使气动六通阀13处于采样状态及气相色谱仪12处于工作准备状态。本技术提出的一种全自动气体收集及在线实时测试系统在常压或高于常压下工作，克服了传统光解水系统真空度难以保证的弊端。本技术具有两种工作模式(I)常压敞开模式。 当测试产量较高的气体产物时如考察太阳光全光辐照下光解水产氢性能等，采用常压敞开方式进行检测连通惰性气体二通阀2，断开标准气体二通阀4，将三通阀7连通惰性气体质量流量计I及反应器8，断开二通阀15，排气三通阀17连通排气管16及气动六通阀13，调节惰性气体质量流量计1，以恒定流量的高纯惰性气体作为载气，带动气体产物流经气动六通阀13的定量管23，然后流出排气管16。通过气动六通阀1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动气体收集及在线实时测试系统，其特征在于：通过管路惰性气体罐(5)经惰性气体质量流量计(1)、惰性气体二通阀(2)接三通阀(7)，标准气体罐(6)经标准气体质量流量计(3)、标准气体二通阀(4)接三通阀(7)；三通阀(7)一阀口接反应器(8)，另一阀口接气体采样泵(9)，气体采样泵(9)经二通阀(15)分别接气动六通阀(13)和排气三通阀(17)，排气三通阀(17)一阀口接排气管(16)，另一阀口接真空缓冲管(18)以及连接在真空缓冲管(18)下部的液氮冷阱(19)，液氮冷阱(19)上设有玻璃真空阀门(21)；双层冷凝回流管(11)一端接反应器(8)，另一端接气动六通阀(13)，在双层冷凝回流管(11)与气动六通阀(13)的管道上接有真空压力表(10)，在气动六通阀(13)上接有气相色谱仪(12)；电脑主机(20)电连接触发器(14)，触发器(14)分别电连接气动六通阀(13)和气相色谱仪(12)，电脑主机(20)与气相色谱仪(12)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种全自动气体收集及在线实时测试系统,其特征在于通过管路惰性气体罐(5) 经惰性气体质量流量计(I)、惰性气体二通阀(2)接三通阀(7)，标准气体罐(6)经标准气体质量流量计(3)、标准气体二通阀(4)接三通阀(7);三通阀(7) —阀口接反应器(8)，另一阀口接气体采样泵(9)，气体采样泵(9)经二通阀(15)分别接气动六通阀(13)和排气三通阀(17)，排气三通阀(17) —阀口接排气管(16)，另一阀口接真空缓冲管(18)以及连接在真空缓冲管(18)下部的液氮冷阱(19)，液氮冷阱(19)上设有玻璃真空阀门(21) -M 层冷凝回流管(11) 一端接反应器(8)，另一端接气动六通阀(13)，在双层冷凝回流管(11) 与气动六通阀(13)的管道上接有真空压力表(10)，在气动六通阀(13)上接有气相色谱仪 (12);电脑主机(20)电连接触发器(14)，触发器(14)分别电连接气动六通阀(13)和气相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵才贤，罗和安，张平，陈烽，颜德健，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：实用新型
国别省市：