[发明专利]一种用于制备平衡态H2

说明书

本发明属于标准气体制备技术领域，涉及一种用于制备平衡态H₂‑HD‑D₂标准气体的装置和方法。所述的装置包括原料气气瓶、气体主管路、反应管、充装气瓶、带真空机组的质谱仪，所述的原料气气瓶提供的氢氘标准气经所述的气体主管路进入所述的反应管中，在催化剂作用下达到平衡，平衡后的气体再经所述的气体主管路进入所述的充装气瓶进行收集；在连接所述的反应管与所述的充装气瓶的所述的气体主管路上连接所述的带真空机组的质谱仪，用于提供真空并监测气体组分含量变化。利用本发明的用于制备平衡态H₂‑HD‑D₂标准气体的装置和方法，能够准确地制备平衡态H₂‑HD‑D₂标准气体。

技术领域

本发明属于标准气体制备技术领域，涉及一种用于制备平衡态 H₂-HD-D₂标准气体的装置和方法。

背景技术

氢气是一种重要的工业气体和特种气体，其中氢同位素气体在国防领域 (核武器制造)和民用领域(聚变反应堆)中扮演了重要的角色。氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(D)、氚(T),其中氕和氘是氢的稳定同位素，而氚是氢的放射性同位素，氕和氘两种稳定性同位素可以组成H₂、HD、D₂三种分子。在很多项目中，需利用分析设备准确的定量分析工艺过程各阶段样品中的氢同位素丰度，以对工艺进程进行监控，对产品丰度进行测量。而要获得氢同位素气体准确的同位素丰度值，首先要利用已知组成的氢同位素参考样品对分析设备进行相关校准。

国外已有不同浓度的氢同位素标准气体，但其中组分只有H₂和D₂，不含准确定值的HD气体；国内虽然可利用中国专利申请 CN201721384491.X中提到的装置制备含H₂、D₂两种组分的混合标准气体，但同样其中不含准确定值的HD气体。而且目前也没有检索到国内外制备含H₂、HD、D₂三种组分的氢同位素标准气体的相关文献资料。

H₂和D₂在无催化剂的情况下，几乎不发生反应。在催化剂的作用下， H₂和D₂可以迅速达到平衡，平衡后的组分为H₂、HD、D₂，平衡常数在温度波动不大的情况下是一定值。因此可考虑利用中国专利申请 CN201721384491.X中提到的装置，采用称量法制备出含H₂、D₂两种组分的准确定量的混合标准气体，然后通过催化剂使其快速达到平衡，从而制备出处于平衡状态的含H₂、HD、D₂三种组分的氢同位素标准气体。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种用于制备平衡态H₂-HD-D₂标准气体的装置，以能够准确地制备平衡态H₂-HD-D₂标准气体。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种用于制备平衡态H₂-HD-D₂标准气体的装置，所述的装置包括原料气气瓶、气体主管路、反应管、充装气瓶、带真空机组的质谱仪，

所述的原料气气瓶提供的氢氘标准气经所述的气体主管路进入所述的反应管中，在催化剂作用下达到平衡，平衡后的气体再经所述的气体主管路进入所述的充装气瓶进行收集；

在连接所述的反应管与所述的充装气瓶的所述的气体主管路上连接所述的带真空机组的质谱仪，用于提供真空并监测气体组分含量变化。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于制备平衡态H₂-HD-D₂标准气体的装置，其中所述的催化剂为Pd-Al₂O₃催化剂。