申请/专利权人：佛山科学技术学院;云浮(佛山)氢能标准化创新研发中心

申请日：2018-09-25

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN109459336B

主分类号：G01N5/02

分类号：G01N5/02;G01N5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2019.04.05#实质审查的生效;2019.03.12#公开

摘要：本发明公开了一种氢气颗粒物浓度的检测方法，包括如下步骤：A、将一已知重量的滤膜放入密闭舱中；B、对密闭舱抽真空；B、将定量氢气充入所述的真空密闭舱中；C、对密闭舱进行二次抽真空，并使得所有被抽出的氢气均通过滤膜；D、测算被抽出的氢气质量以及滤膜的增加重量；E、计算颗粒物的浓度；本发明同时又提供了一种应用上述方法的检测装置，本发明的的检测原理简单明了，设备易于操作，在整个测试过程中，氢气处于密封状态，无外泄，具有较高的安全性和环保性。

主权项：1.一种氢气颗粒物浓度的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤A、将一已知重量的滤膜放入密闭舱中；所述密闭舱包括进气口、排气口、抽气口、两个真空泵，两个真空泵为第一真空泵与第二真空泵，所述第一真空泵与排气口相连，所述第二真空泵与抽气口相连，所述颗粒采样器设于抽气口的前方，所述氢气存气罐与进气口连通，所述第二真空泵的另外一端与压缩机相连；所述密闭舱外设有压力表；步骤B、对密闭舱抽真空，开启第一真空泵，抽出密闭舱内的空气，直至真空压力表读数至“-0.1MPa”，关闭真空泵；然后将氢气充入所述的真空密闭舱中，直至真空压力表读数为“0MPa”；步骤C、对密闭舱进行二次抽真空:接着再用第二真空泵将密闭腔中的氢气排走，保证所有的氢气能经过滤膜；所述步骤C中，氢气在被真空泵抽出的同时利用压缩机与回收罐对氢气进行回收；所述步骤C中，真空泵的排气量与压缩机的吸气量相等；步骤D、测算被抽出的氢气质量以及滤膜的增加重量；所述步骤D中，氢气的质量通过测算被抽走的氢气的体积换算得出；步骤E、计算颗粒物的浓度。

全文数据：一种氢气颗粒物浓度的检测方法及装置技术领域本发明涉及气体的颗粒物浓度检测领域，具体涉及氢气中颗粒物浓度的检测。背景技术氢气是一种清洁高效的二次能源。随着氢能技术的发展以及应对越来越严峻的全球气候变化，许多发达国家都将发展氢能产业提升至国家能源战略的高度。目前，我国的氢气主要用于氨和甲醇的合成，以及炼化产品的生产，约3％的氢气作为工业气体用于治金、钢铁、电子、建材、精细化工等行业的还原气、保护气、反应气等。随着氢能燃料电池技术的不断突破，氢能燃料电池车辆既具有传统燃油车辆的续能里程长、加注时间短的特点，又具有零碳排放优点，已逐渐成为氢能应用的一大领域。氢气作为氢能燃料电池的燃料，其品质的优劣会对氢能燃料电池的性能和寿命产生重大影响。中国节能协会发布的《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》TCECA-G0015—2017中规定，最大颗粒物浓度为1mg。由此可见，用于氢能燃料电池车的氢气的颗粒物浓度极低，并且需要采用重量法进行测试，测试时所需的氢气用量较大。目前有较多关于颗粒物浓度的检测方法及其装置的专利，如CN103245601A和CN104132863A，但这些检测方法及其装置只适用于大气的颗粒物检测，而不适用于易燃易爆气体的检测。发明内容本发明要解决的技术问题是：提供一种能够对氢气中的颗粒物浓度进行检测的方法及应用该方法的设备。本发明解决其技术问题的解决方案是：一种氢气颗粒物浓度的检测方法，包括如下步骤：A、将一已知重量的滤膜放入密闭舱中；B、对密闭舱抽真空；B、将定量氢气充入所述的真空密闭舱中；C、对密闭舱进行二次抽真空，并使得所有被抽出的氢气均通过滤膜；D、测算被抽出的氢气质量以及滤膜的增加重量；E、计算颗粒物的浓度。作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤A中，将滤膜放入密闭舱之前，先对滤膜进行称重。作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤C中，氢气在被真空泵抽出的同时利用压缩机与回收罐对氢气进行回收。作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤C中，真空泵的排气量与压缩机的吸气量相等。作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤D中，氢气的质量通过测算被抽走的氢气的体积换算得出。本发明同时又提供了一种氢气颗粒物浓度的检测装置，包括密闭舱、真空泵、氢气存气罐，所述真空泵、氢气存气罐均与密闭舱连通，所述密闭舱中设有颗粒采样器，所述颗粒采样器包括采样头以及重量测算机构，所述采样头中设有滤膜。作为上述技术方案的进一步改进，所述密闭舱包括舱体与舱盖，所述舱盖与舱体活动链接，所述舱盖的边沿设有密封圈。作为上述技术方案的进一步改进，所述重量测算机构包括气体流量计。作为上述技术方案的进一步改进，所述滤膜为超细玻璃纤维滤膜。作为上述技术方案的进一步改进，所述真空泵为防爆真空泵。作为上述技术方案的进一步改进，还包括氢气回收罐、压缩机，所述压缩机的一端与真空泵相连另外一端与氢气回收罐相连。作为上述技术方案的进一步改进，所述密闭舱包括进气口、排气口、抽气口，所述真空泵有两个，两个真空泵为第一真空泵与第二真空泵，所述第一真空泵与排气口相连，所述第二真空泵与抽气口相连，所述颗粒采样器设于抽气口的前方，所述氢气存气罐与进气口连通，所述第二真空泵的另外一端与压缩机相连。作为上述技术方案的进一步改进，所述密闭舱的外周还设有压力表。本发明的有益效果是：本发明的的检测原理简单明了，设备易于操作，在整个测试过程中，氢气处于密封状态，无外泄，具有较高的安全性和环保性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。图1是本发明的结构示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。一种氢气颗粒物浓度的检测方法，包括如下步骤：A、将一已知重量的滤膜放入密闭舱中；B、对密闭舱抽真空；B、将氢气充入所述的真空密闭舱中；C、对密闭舱进行二次抽真空，并使得所有被抽出的氢气均通过滤膜；D、测算被抽出的氢气质量以及滤膜的增加重量；E、计算颗粒物的浓度。工作的时候，首先对空白干净的滤网进行称重，然后将该滤网放入到密闭舱中，接着对密闭舱进行抽真空，使得密闭舱中尽量处于真空状态，保证密闭舱中不存在有任何其他的杂质气体；然后将待检测的氢气通入到密闭舱中，接着再用真空泵将密闭舱中的氢气排走，排走的同时，保证所有的氢气能经过滤膜，从而使得氢气中的颗粒物可以粘附在滤网中；最后，测算一下抽走的氢气重量以及粘附在滤网中的颗粒物的重量，计算得出颗粒物的浓度。进一步作为优选的实施方式，所述步骤A中，将滤膜放入密闭舱之前，先对滤膜进行称重。进一步作为优选的实施方式，所述步骤C中，氢气在被真空泵抽出的同时利用压缩机与回收罐对氢气进行回收。氢气在抽出密封罐的时候，可以同时将氢气压缩回收，减少氢气外泄的风险，更加安全环保。进一步作为优选的实施方式，所述步骤C中，真空泵的排气量与压缩机的吸气量相等。通过调整真空泵的工作状态以及压缩机的工作状态，使得两者的排气量与吸气量相等，这样可以保证氢气可以安全、平稳地从密闭舱过渡到回收罐。进一步作为优选的实施方式，所述步骤D中，氢气的质量通过测算被抽走的氢气的体积换算得出。优选地，采用的是流量计对氢气的体积进行统计，然后再通过氢气的密度计算得出流通氢气的质量。参照图1，本发明同时又提供了一种氢气颗粒物浓度的检测装置，包括密闭舱1、真空泵2、氢气存气罐3，所述真空泵2、氢气存气罐3均与密闭舱1连通，所述密闭舱1中设有颗粒采样器4，所述颗粒采样器4包括采样头41以及重量测算机构，所述采样头中设有滤膜。进一步作为优选的实施方式，所述密闭舱1包括舱体11与舱盖12，所述舱盖12与舱体11活动链接，所述舱盖12的边沿设有密封圈。通过打开舱盖，可以方便将滤膜以及颗粒采样器放入在舱体中。进一步作为优选的实施方式，所述重量测算机构包括气体流量计。进一步作为优选的实施方式，所述滤膜为超细玻璃纤维滤膜。进一步作为优选的实施方式，所述真空泵2为防爆真空泵。进一步作为优选的实施方式，还包括氢气回收罐5、压缩机6，所述压缩机6的一端与真空泵2相连另外一端与氢气回收罐5相连。进一步作为优选的实施方式，所述密闭舱包括进气口、排气口、抽气口，所述真空泵2有两个，两个真空泵为第一真空泵21与第二真空泵22，所述第一真空泵21与排气口相连，所述第二真空泵22与抽气口相连，所述颗粒采样器4设于抽气口的前方，所述氢气存气罐与进气口连通，所述第二真空泵22的另外一端与压缩机6相连。进一步作为优选的实施方式，所述密闭舱1的外周还设有压力表。具体的，操作的时候，按图1连接好管路，密闭舱的进气阀门A与氢气存气罐3相连，出气阀门C与第一真空泵21的入气口D相连；颗粒物采样器的出气口F与第二真空泵的入气口G相连，第二真空泵22的出气口H与氢气压缩机6的入气口M相连，氢气压缩机6的出气口N与氢气回收罐5相连；颗粒物采样器4的采样头41置于密闭舱1内；滤膜装在颗粒物采样器的采样头中。检测前，将第二真空泵的流量和氢气压缩机的吸气量调至相等。对空白滤膜进行称重，读取空白滤膜的重量m0，然后打开密闭舱上盖，将滤膜安放到颗粒物采样头中。盖上密闭舱的舱盖，关闭密闭舱的进气阀门A和放气阀门B，打开出气阀门C，开启第一真空泵，抽出密闭舱内的空气，直至真空压力表读数至“-0.1MPa”，然后关闭密闭舱出气阀门C和第一真空泵；打开密闭舱进气阀门A，缓慢打开氢气储气罐，将氢气释放至密闭舱内，直至真空压力表读数为“0MPa”，通过充入足够的氢气，可以平衡密闭舱中的压力差，而且可以使得在排气的时候，更准确；然后依次开启氢气压缩机、真空泵和颗粒物采样器主机，进行颗粒物含量测试。测试完毕后，在颗粒物采样器读取气体体积L，称出滤膜和颗粒物的总重量m1。颗粒物含量按式1进行计算：m0——空白滤膜重量m1——滤膜和颗粒物总重量ρ——为氢气密度。以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

权利要求：1.一种氢气颗粒物浓度的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：A、将一已知重量的滤膜放入密闭舱中；B、对密闭舱抽真空；B、将氢气充入所述的真空密闭舱中；C、对密闭舱进行二次抽真空，并使得所有被抽出的氢气均通过滤膜；D、测算被抽出的氢气质量以及滤膜的增加重量；E、计算颗粒物的浓度。2.根据权利要求1所述的氢气颗粒物浓度的检测方法，其特征在于：所述步骤A中，将滤膜放入密闭舱之前，先对滤膜进行称重。3.根据权利要求1所述的氢气颗粒物浓度的检测方法，其特征在于：所述步骤C中，氢气在被真空泵抽出的同时利用压缩机与回收罐对氢气进行回收。4.根据权利要求3所述的氢气颗粒物浓度的检测方法，其特征在于：所述步骤C中，真空泵的排气量与压缩机的吸气量相等。5.根据权利要求1所述的氢气颗粒物浓度的检测方法，其特征在于：所述步骤D中，氢气的质量通过测算被抽走的氢气的体积换算得出。6.一种氢气颗粒物浓度的检测装置，其特征在于：包括密闭舱、真空泵、氢气存气罐，所述真空泵、氢气存气罐均与密闭舱连通，所述密闭舱中设有颗粒采样器，所述颗粒采样器包括采样头以及重量测算机构，所述采样头中设有滤膜。7.根据权利要求6所述的氢气颗粒物浓度的检测装置，其特征在于：所述密闭舱包括舱体与舱盖，所述舱盖与舱体活动链接，所述舱盖的边沿设有密封圈；所述密闭舱的外周还设有压力表。8.根据权利要求6所述的氢气颗粒物浓度的检测装置，其特征在于：所述重量测算机构包括气体流量计；所述滤膜为超细玻璃纤维滤膜；所述真空泵为防爆真空泵。9.根据权利要求6所述的氢气颗粒物浓度的检测装置，其特征在于：还包括氢气回收罐、压缩机，所述压缩机的一端与真空泵相连另外一端与氢气回收罐相连。10.根据权利要求9所述的氢气颗粒物浓度的检测装置，其特征在于：所述密闭舱包括进气口、排气口、抽气口，所述真空泵有两个，两个真空泵为第一真空泵与第二真空泵，所述第一真空泵与排气口相连，所述第二真空泵与抽气口相连，所述颗粒采样器设于抽气口的前方，所述氢气存气罐与进气口连通，所述第二真空泵的另外一端与压缩机相连。

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