[发明专利]检测金属氢化物储氢装置剩余氢量的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及氢气的储存、运输、供给及检测技术，特别是涉及一种检测金属氢化物储氢装置压力和剩余氢量的方法和装置。

背景技术

氢能是一种公认的清洁二次能源，其研究、开发和利用正受到越来越广泛的重视。由于氢质量小，常温下呈气态，易燃易爆，作为燃料时又具有分散性和间断使用的特点，因此氢的储存是大规模利用氢能的一个关键问题。目前主要采用的是固态储氢和高压气态储氢方式。

基于固态储氢技术的金属氢化物储氢装置得到了国内外研究者的重点关注和开发，但该装置在使用时，难以确定其内部氢气剩余量，给用户带来很大不便。为此研究者也进行了大量研究，比如通过测量储氢合金在吸放氢中的体积变化、测量储氢装置内部应力变化和热量变化等进行检测氢气剩余量，但这种方式设计复杂、成本高，难以大规模的采用。

发明内容

因储氢合金的储氢量会随着储氢压力的变化而变化，因此基于储氢合金的金属氢化物储氢装置的储氢量和压力有着一定的关系，通过压力变化求算该储氢装置剩余氢量是可行的，同时要求对压力的检测要具有较高的精度。

本发明提供一种检测金属氢化物储氢装置压力和剩余氢量的方法和装置，包括压力传感器、流量测试系统、温控系统和真空系统。压力传感器测试金属氢化物储氢装置内部的压力，流量测试系统可监控气流通过时的瞬时流量和累积流量，进而计算出储氢装置内部剩余氢量，考虑到储氢合金吸放氢过程伴随有热量变化，需要利用温控系统提供金属氢化物储氢装置所需的工作环境。

为了实现较高的测试准确度，要求所用的压力传感器测试量程不高于10MPa，精度不低于±0.5%FS；该压力传感器可以伸入到储氢装置内部，或者直接连接于储氢装置的出口处。

流量测试系统要求能够测试瞬时流量和累计流量并具有数据记录功能，可以是由质量流量计和配套显示的流量积算仪组成，或者是选用带有流量显示的数字质量流量计。

因金属氢化物储氢装置吸放氢过程伴随有热量变化，为了实现稳定状态，需要使用温控系统，一般将该储氢装置所处环境稳定控制在室温~100℃的范围，也可根据需要选择低温型或高温型的温控系统。

对于特定的金属氢化物储氢装置，可通过以下步骤得到其压力和剩余氢量的关系曲线：首先要确保整个测试过程处于同一温度条件下，然后在充满氢状态下，测试该储氢装置内部压力；打开放氢阀门，放出一部分氢气后关闭阀门，通过流量测试系统读出放氢量，进而算出储氢装置内部剩余氢量，通过压力传感器读出储氢装置内部稳定状态下的压力；然后继续打开阀门放出部分氢气，同样得出某稳定压力下对应的剩余氢量，多次重复以上步骤可绘制储氢装置内部压力/剩余氢量关系曲线，模拟得到关系方程。在该储氢装置后续的使用过程中，只需通过测试同样温度条件下储氢装置的内部压力，即可通过比对关系曲线方便的求出剩余氢量，方便用户更好的进行判断。

该装置结构简单，操作方便，也可用来直接控制金属氢化物储氢装置的输出，根据负载使用要求，可通过流量测试系统调节所需流量，实现稳定输出；并通过显示的累计流量值确定剩余氢量是否充足，及时对储氢装置进行充氢操作或者更换氢源。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的典型实施方式进行详细描述。

如图1所示，本发明的检测装置，包括金属氢化物储氢装置（1）、压力传感器（2）、流量测试系统（3）、温控系统（4）和真空系统（5）。通过控制针阀（6）可控制储氢装置（1）的吸放氢过程，温控系统（4）为可控恒温水浴箱，根据测试或使用需要稳定控制储氢装置（1）的工作温度在室温~100℃范围内；压力传感器（2）通过三通（7）连接在针阀（6）出口处；当需要对该检测装置进行抽真空时，调节三通阀（9）通向真空系统（5）方向；当该检测装置需要将氢气发出或者供给负载时，调节三通阀（9）通向放氢（10）方向；当压力传感器（2）不需要使用时，可关闭球阀（8）进行保护。