一种有机储氢材料分解产物的分析方法与流程

1.本技术涉及有机液体储氢技术领域，尤其涉及一种有机储氢材料分解产物的分析方法。


背景技术：

2.在有机液体储氢材料的催化脱氢过程中,由于反应温度较高，有机液体储氢材料中的饱和多元环将不可避免的发生开环等分解反应，分解反应产生的分解产物多为气体，在这里统称为有机气体。在催化脱氢过程中，有机气体随产生的氢气一同排出。
3.对于分解反应生成的有机气体，需要对其成分进行检测分析，以便于对催化脱氢反应过程的研究以及后续反应过程中催化剂的选择。目前，常用的有机气体成分分析方法包括：1、直接法，其过程为：在顶空进样瓶(顶空进样瓶中同步加热有机液体储氢材料和催化剂)的顶空部收集分解气体，对收集的分解气体进行检测分析，该方法中，由于部分液相产物也会同步挥发，因此，会对副反应产物的检测造成干扰，从而影响分析结果的准确性；2、排水法，其过程为：采用排水集气法收集分解气体，对收集的分解气体进行检测分析，该方法中，微量的分解产物易被水吸收，因此，影响对分解产物的检测准确度；3、容器法，其过程为：采用气体样品袋、注射器等收集分解产生的气体，由于收集的分解产物的浓度较低，从而影响检测的灵敏度。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种有机储氢材料分解产物的分析方法，以解决现有的有机储氢材料分解产物的分析方法的检测灵敏度与准确度不高的问题。
5.本技术提供了一种有机储氢材料分解产物的分析方法，包括：
6.将催化脱氢过程中产生的气体通入与氢气排出管路连通的缓冲罐，缓冲罐内设有可吸附有机气体的分子筛，当通气时间达到预设气体采集时间时，将缓冲罐与氢气排出管路断开；
7.对吸附在分子筛上的有机气体进行脱气处理，具体包括：将断开后的缓冲罐加热至预设脱气温度，采用惰性气体吹扫缓冲罐内腔以及腔内分子筛，并将吹扫出的气体导入气相色谱-质谱联用分析仪中；
8.气相色谱-质谱联用分析仪对吹扫出的气体进行成分分析。
9.一些实施例中，所述有机储氢材料分解产物的分析方法还包括，根据预估的有机气体的成分类型，选取具有对应吸附功能的分子筛。
10.一些实施例中，采用的缓冲罐的内径大于氢气排出管路内径的2倍，缓冲罐的长度不低于100mm，
11.一些实施例中，所述气体采集时间大于30min。
12.一些实施例中，所述脱气温度为150-200℃，所述脱气时间为30-60min。
13.一些实施例中，将催化脱氢过程中产生的气体通过设在氢气排出管路中的缓冲罐
之前,还包括，对内置分子筛的缓冲罐进行排空处理。
14.一些实施例中，对内置分子筛的缓冲罐进行排空处理，具体包括：
15.对缓冲罐进行抽真空操作；
16.将内置分子筛的缓冲罐加热至预设排空温度；
17.采用惰性气体对缓冲罐内进行冲洗，保持真空状态冷却至室温后，密封缓冲罐两端的管路以备用。
18.一些实施例中，所述排空温度为150-230℃，抽真空时间为30-60min，所述冲洗时间大于15min。
19.一些实施例中，将催化脱氢过程中产生的气体通过设在氢气排出管路中的缓冲罐之前，还包括，将内置分子筛的缓冲罐冷却至预估的待吸附有机气体的最佳吸附温度。
20.一些实施例中，将内置分子筛的缓冲罐冷却至预估的待吸附有机气体的最佳吸附温度，具体包括，将设有分子筛的缓冲罐放置于冷阱中，并浸泡于冷却介质内，通过冷却介质将分子筛冷却至预估的待吸附有机气体的最佳吸附温度。
21.本技术提供一种有机储氢材料分解产物的分析方法，将催化脱氢过程中产生的气体通入缓冲罐，并通过缓冲罐内的分子筛对有机液体储氢材料副反应产生的有机气体进行吸附，一方面，吸附过程可吸附大量的气体，保证采样气体具有较好的全面性与代表性，从而确保检测结果具有较好的准确度。另一方面，吸附过程也是对有机气体进行富集的过程，能够更有效的对分解产物中的微量气体进行分析，从而提高检测的灵敏度。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。
23.图1为本技术缓冲罐的结构示意图。
24.图1中标号分别为：1-缓冲罐，2-氦气阀门，3-氢气阀门，4-排气阀门。
具体实施方式
25.本技术提供一种有机储氢材料分解产物的分析方法，包括以下步骤：
26.步骤s100，将催化脱氢过程中产生的气体通过设在氢气排出管路中的缓冲罐，缓冲罐内设有可吸附有机气体的分子筛，当通气时间达到预设气体采集时间时，将缓冲罐与氢气排出管路断开，完成有机气体的采样。
27.本技术中，为确保分子筛吸附足够的气体量，本技术中，气体采集时间大于30min。当然，本领域技术人员可根据实际需要调整气体采集时间，其均属于本技术的保护范围。另外，为确保分子筛有足够时间吸附流经缓冲罐内有机气体，本技术中，一方面，采用的缓冲罐的内径大于氢气排出管路内径的2倍，通过增加缓冲罐的内径降低缓冲罐内气体的流速，从而增加有机气体在缓冲罐内的停留时间；另一方面，缓冲罐的长度不低于100mm，通过增加缓冲罐的长度延长有机气体在缓冲罐内的停留时间。当然，本领域技术人员可根据实际需要调整缓冲罐的内径以及缓冲罐的长度，其均属于本技术的保护范围。
28.本技术中，分子筛可对通过缓冲罐的有机气体进行有效吸附，可实现对微量成分
的富集，从而提高检测的灵敏度。为准确分析有机气体的成分，本技术中包括步骤001，提前预估有机气体的成分，并根据预估的有机气体的成分类型，选取具有对应吸附功能的分子筛，提高吸附的准确度，从而提高检测的准确度。例如，对于有机气体的成分类型为苯类、脂类以及胺类，则选择可吸附苯类、脂类以及胺类大分子的21q型号分子筛。另外，在实际检测过程中，可更换多个分子筛，通过具有不同吸附能力的分子筛吸附不同种类气体，以确保采集气体的全面性，从而提高检测的准确性。
29.为提高检测的准确度，本技术中，将催化脱氢过程中产生的气体通过设在氢气排出管路中的缓冲罐之前，还包括步骤s002，对内置分子筛的缓冲罐进行排空处理，以去除缓冲罐内的空气对气体检测结果造成的影响。本技术中，对内置分子筛的缓冲罐进行排空处理的过程具体包括以下步骤：对缓冲罐进行抽真空操作，抽真空时间为30-60min；将内置分子筛的缓冲罐加热至预设排空温度，其中，排空温度为150-230℃；采用惰性气体对缓冲罐内进行冲洗，保持真空状态冷却至室温后，密封缓冲罐两端的管路以备用，其中，所述冲洗时间大于15min。应对说明，本领域技术人员可根据实际需要调整排空温度、抽真空时间以及冲洗时间，例如排空温度为180℃、抽真空时间为50min，冲洗时间为20min，其均属于本技术的保护范围。
30.利用分子筛温度越低、吸附能力越强的特性，本技术中，在利用分子筛吸附有机气体之前，还包括步骤s003，将内置分子筛的缓冲罐进行冷却处理。另外，对于不同气体，分子筛的最佳吸附温度不同。因此，在实际使用过程中，可根据预估的有机气体的成分类型，将分子筛冷却至预估的待吸附有机气体对应的最佳吸附温度，从而提高吸附的效果。
31.本技术中，将内置分子筛的缓冲罐冷却至最佳吸附温度的具体实现过程包括：将储存有分子筛的缓冲罐放置于冷阱中，并浸泡于冷却介质内，通过冷却介质将分子筛冷却至预估的待吸附有机气体的最佳吸附温度。实际使用时，本领域技术人员可根据预估的有机气体的成分类型，设置待吸附有机气体的最佳吸附温度，例如，苯、胺、环烷烃气体的最佳吸附温度为-10℃以下。另外，本领域技术人员可根据实际需要选择冷却介质，例如冷却介质为乙醇，其均属于本技术的保护范围。
32.步骤s200，对吸附在分子筛上的有机气体进行脱气处理，具体包括：将断开后的缓冲罐加热至预设脱气温度，采用惰性气体吹扫缓冲罐内腔以及腔内分子筛，使分子筛吸附的气体进行脱离，并将吹扫出的气体导入气相色谱-质谱联用分析仪中。
33.该步骤中，利用惰性气体吹扫缓冲罐内腔以及腔内分子筛，将缓冲罐内存留的有机气体以及分子筛吸附的有机气体吹出。另外，利用高温下分子筛的吸附能力下降的原理，对设有分子筛的缓冲罐进行加热处理，使分子筛最大限度的将吸附的有机气体释放，从而提高检测的灵敏度。
34.本技术中，脱气温度为150-200℃，脱气时间为30-60min。当然，本领域技术人员可根据实际需要调整脱气温度与脱气时间，例如脱气温度为180℃、脱气时间为50min，其均属于本技术的保护范围。
35.步骤s300，气相色谱-质谱联用分析仪对吹扫出的气体进行成分分析。应当说明，气相色谱-质谱联用分析仪为本领域常用检测设备，其检测的过程属于本领域技术常用技术，因此，将不在此进行赘述。
36.应当说明，本技术中，多处使用惰性气体，本领域技术人员可根据实现需要进行选
择，例如氦气，其均属于本技术的保护范围。
37.为了便于本领域的技术人员更好地理解本技术方案，以下结合以具体实例进行进一步说明。
38.为便于更好的理解本技术方案，先对使用的缓冲罐以及管路设备进行简述。图1为本技术缓冲罐的结构示意图，如图1所示，缓冲罐1的进气端分别连通氢气排出管路与氦气管路，其中，氢气排出管路内为催化脱氢过程中产生的气体，包括氢气与有机气体，氦气管路内为氦气。氢气排出管路设有氢气阀门3，氦气管路上设有氦气阀门2，具体使用时，通过控制相应阀门，可控制对应管路内的气体进入缓冲罐。本实例中，氢气排出管路采用6mm不锈钢管，选用的缓冲罐的长度为120mm、内径为12.7mm。
39.缓冲罐的排气端连通排气管路，排气管路上设有排气阀门4。本技术中，排气管路集合了多项功能，其一，在对缓冲罐进行排空处理时，可通过排气管路可以对缓冲罐进行抽真空操作；其二，在对分子筛上的有机气体进行脱气处理时，可通过排气管路将缓冲罐内的气体以及分子筛吸附的气体导入气相色谱-质谱联用分析仪。应当说明，实际使用过程中，存在管路的连通与断开，其均属于本领域常用操作技术，下文中将不对具体的操作内容进行过多赘述。
40.本实例中，预估的待吸附有机气体为苯、胺、环烷烃。采用本技术的有机储氢材料分解产物的分析方法进行分解产物分析时，具有实现步骤为：
41.步骤001，根据预估的有机气体的成分类型，选择对苯、胺、环烷烃具备较好吸附能力的分子筛类型，并将选取的分子筛置于两端具备进排气口的缓冲罐中。
42.步骤002，对内置分子筛的缓冲罐进行排空处理，体包括，将内置分子筛的缓冲罐加热至预设排空温度160℃，通过排气管路对缓冲罐抽真空45min；打开氦气阀门，通过氦气管路向缓冲罐内通入氦气，利用氦气冲洗缓冲罐15min，保持罐内氦气冲洗、冷却至室温后，密封缓冲罐两端的管路以备用。
43.步骤003，对内置分子筛的缓冲罐进行低温处理，并根据预估的待吸附有机气体为苯、胺、环烷烃，选择最佳吸附温度为-10℃以下，具体包括：将储存有分子筛的缓冲罐放置于冷阱中，并浸泡于冷却介质乙醇内，通过冷却介质将缓冲罐冷却至-15℃。
44.步骤s100，打开氢气阀门，将催化脱氢过程中产生的气体通入连通氢气排出管路的缓冲罐，缓冲罐内设有可吸附有机气体的分子筛，通气时间50min后，将缓冲罐与氢气排出管路断开，完成有机气体的采样。
45.步骤s200，对吸附在分子筛上的有机气体进行脱气处理，具体包括：将断开后的缓冲罐加热至预设脱气温度150℃，采用氮气吹扫缓冲罐内腔以及腔内分子筛，并将吹扫出的气体导入气相色谱-质谱联用分析仪中，其中，氮气吹扫时间，即脱气时间约50min。
46.步骤s300，气相色谱-质谱联用分析仪对吹扫出的气体进行成分分析。
47.本实例中，色谱分析结果中，可见显著的联环己烷、乙氨基环己烷、三乙胺、乙胺的色谱峰。同时，采用直接法与容器法对上述分解产物的进行检测分析。其中，在直接法中，采用顶空进样瓶内原位催化分解的方式进行氢气收集和检测，色谱分析结果中，可分辨联环己烷、苯基环己烷，同时还包含大量四氢乙基咔唑、乙基咔唑等液相产物干扰。在容器法中，采用注射器抽取了有机液体分解产生的氢气、并进行检测，仅检测到微量三乙胺。由此可见，本技术的分析方法，能够有效的对有机液体储氢材料副反应产生的有机气体进行分析，
同时避免了顶空进样分析带来的液相产物挥发干扰。
48.本技术提供一种有机储氢材料分解产物的分析方法，将催化脱氢过程中产生的气体通入缓冲罐，并通过缓冲罐内的分子筛对有机液体储氢材料副反应产生的有机气体进行吸附，一方面，吸附过程可吸附大量的气体，保证采样气体具有较好的全面性与代表性，从而确保检测结果具有较好的准确度。另一方面，吸附过程是对有机气体进行富集的过程，能够更有效的对分解产物中含有的微量气体进行分析，从而提高检测的灵敏度。
49.以上所述为本技术最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本技术的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本技术的技术启示而进行的等效变换，也在本技术的保护范围之内。