[发明专利]用于无损测量氢扩散率的设备和方法

权利要求书

1.一种测量金属结构的氢扩散率的方法，其包括：

将氢充电表面设置在所述结构的外表面上的第一位置处；

将氢氧化表面设置在邻近于所述结构的所述外表面上的所述第一位置的第二位置处；

产生氢通量，所述氢通量被引导到所述充电表面处的金属表面中；

检测表示所述氢通量的瞬态的电流，所述氢通量从所述金属结构转回到所述氧化表面；和

基于检测到的氢通量确定所述金属结构的所述氢扩散率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢充电表面是由第一电化学电池产生，并且所述氢氧化表面是由第二电化学电池产生。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括在所述氧化表面处添加涂层以促进氢的氧化。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述涂层包含钯。

5.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括在所述氧化电池中测量氧化电流以便测量所述瞬态。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢扩散率是使用基于菲克扩散模型的直接模拟技术根据氢通量的所述瞬态来确定，所述菲克扩散模型使用基于实验设备的初始条件。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：

设定所述氢扩散率的值；

使用氢扩散率的设定值来执行所述扩散模型；

将所述菲克扩散模型的结果与使用所述实验设备的结果进行比较；和

利用不同的氢扩散率值重复先前步骤，直到所述扩散模型的所述结果与使用所述实验设备的所述结果之间达到最接近的匹配。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢扩散率是使用特定实验设备设计的模拟主图根据氢通量的所述瞬态来确定，所述模拟主图与几何尺寸和实验参数无关。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

对每个几何参数执行灵敏度分析以确定所述参数对归一化瞬态渗透曲线的影响；和

如果所述曲线对于参数的变化不变，那么相对于所述参数将所述曲线识别为主曲线。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述参数包含以下中的至少两个：金属结构厚度、所述充电表面的大小、所述氧化表面的宽度和所述充电电池的壁厚度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中氢扩散率的测量是在所述金属结构处于使用中并且可操作的同时执行。

12.一种用于测量金属结构的氢扩散率的设备，其包括：

第一腔室，其定位在所述金属结构的外表面上，所述第一腔室包含氢充电电池，所述氢充电电池在氢充电表面处产生氢以供扩散到所述金属结构的所述外表面中；和

第二腔室，其通过壁与所述第一腔室分离并邻近于所述第一腔室，并且

定位在所述金属结构的所述外表面上，所述第二腔室包含氧化电池，所述氧化电池产生氧化表面以接收从所述金属结构转移的氢通量，

其中氢扩散率的测量结果能够从所述氧化电池内的氢氧化电流导出。

13.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括：

钯涂层，其定位在所述氧化表面处以促进渗透氢的氧化。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述氢充电电池包含第一电解质溶液，并且所述氧化电池包含第二电解质溶液，所述第一电解质溶液和所述第二电解质溶液均与所述金属结构的所述外表面、对电极和参比电极接触。