18连接，显示器19与计算机18相连，用于显示实时产气量。数据采集仪17 采用安捷伦34972A型数据采集仪，计算机18内安装有安捷伦数据采集仪配套软件，用于采 集存储数据。气体逸出管3与溶液进入管6均采用玻璃管制成，且均使用橡胶塞与三口锥 形瓶5密封连接。1#压力变送器13与2#压力变送器16均采用高精度低量程扩散硅压力 变送器，为了保证测试精度，压力量程为0~5KPa。为了方便实验观察，计量管1和储水箱 2均采用透明的有机玻璃制作。2#压力变送器16的数据通过数据采集仪17进行采集，并 以表格的形式存储于计算机18上。
[0054] 本实施例中，计量管1的壁厚为3mm，内径为10mm，高度为300mm;储水箱2的壁厚 为3mm，内径为50mm，高度为200mm。为保证反应溶液顺利流入三口锥形瓶5内，溶液储存 箱9的位置高于恒温水浴箱14的位置200_。加热箱8的结构为圆筒形，采用四周加热的 方式加热溶液储存箱9 ;加热箱8的内径为60mm，高度为100mm，加热箱8底部开孔，孔径为 45mm;溶液储存箱9采用不锈钢制作，其顶部带盖，其底部的两个开口均为直径10mm的圆 孔；溶液储存箱9的壁厚为2mm，内径为50mm，高度为100mm〇
[0055] 本实施例的金属/水反应制氢收集方法，其步骤为，
[0056] 步骤一、准备反应溶液
[0057] A、连接金属/水反应制氢实验装置，开启数据采集仪17、计算机18和显示器19 ;
[0058] B、从计量管1上部开口向计量管1和储水箱2中注水，使计量管1和储水箱2中 水位高度为150mm;向溶液储存箱9中加入反应溶液（本实施例中的反应溶液为水溶液，水 溶液中可根据需要加入相应溶质），使溶液储存箱9中反应溶液的液位高度为80_ ;向恒温 水浴箱14中注入占恒温水浴箱14 一半体积容量的水，将三口锥形瓶5放入恒温水浴箱14 中，并使用固定支架4将三口锥形瓶5固定；
[0059] C、打开温度控制仪11和恒温水浴箱14的加热开关，将溶液储存箱9中的反应溶 液和恒温水浴箱14中的水均加热到60°C后保温；
[0060] 步骤二、制氢反应
[0061] a、称取平均粒径为100nm的待反应铝粉0.lg，并将铝粉放置于三口锥形瓶5的底 部，同时将磁力搅拌器15的磁子放入三口锥形瓶5内，然后将三口锥形瓶5密封；
[0062] b、在控制箱12上设定反应溶液的加入量，本实施例中反应溶液的加入量设为 50ml，然后开启电磁阀7向三口锥形瓶5中开始加入反应溶液，反应溶液加入量通过控制箱 12控制，三口锥形瓶5内开始反应产生氢气，氢气通过气体逸出管3进入储水箱2,将储水 箱2中的水压至计量管1中，计量管1中的水位上升时，作用在计量管1底部2#压力变送 器16上的压力也会增大，通过压力变化数值及计量管1的内径数值能够计算得出产气量， 产气量数据以表格的形式存储在计算机18上；
[0063] c、开启磁力搅拌器15的搅拌功能，当反应溶液加入量到达控制箱12上设定的 50ml时，电磁阀7自动关闭；根据水的压强可知，1mm液位变化对应10Pa的压力变化，电 磁阀7未开启时，反应溶液的液位高度为80mm，此时1#压力变送器13检测到的压力值为 800Pa，结合溶液储存箱9的内径为50mm，经计算得知，50ml的反应溶液在溶液储存箱9内 对应的液位高度为25. 5mm，则50ml的反应溶液对应的压力值为255Pa，最终临界压力值为： 800-255 = 545Pa，即当1#压力变送器13检测到压力值为545Pa时，则代表反应溶液加入 量到达设定值，控制箱12控制电磁阀7自动关闭，停止向三口锥形瓶5中加入反应溶液。
[0064] 步骤三、计量产气量
[0065] I、打开计算机18上的数据采集软件，每隔0? 5秒采集一次2#压力变送器16上的 压力值并同步储存，通过2#压力变送器16测得的压力变化即可快速得到实验气体产量；
[0066] II、开始反应后，2#压力变送器16测得的压力变化值为AP，计量管1中水的液位 变化值为Ah，计量管1的底面积为s，内径为d，则产气量V根据下列公式计算（其中P代 表水的密度，g代表重力加速度）：
[0068]III、计算机18根据上述公式自动计算出氢气的实时产气量V，并在显示器19上显 示；
[0069] 步骤四、氢气排放
[0070] 实验结束后，打开三口锥形瓶5上的金属粉末开口，此时计量管1和储水箱2的液 面相当于同时裸露在大气中，根据连通器原理，计量管1和储水箱2中的水位高度再次相 同，可继续进行下一组实验测试，无需重复注水。
[0071] 目前实验研宄中多采用排水法对氢气进行收集与计量，由于气体产生是一个连续 的过程，所以现有实验过程中一般需要使用摄像机对产气量变化过程进行实时拍摄，反应 结束后需调取视频文件，人工进行产气量统计，最后还需将统计数据制成图表，进而得到金 属与水反应产生氢气体积变化的相关数据。但是该过程首先对摄像机的像素要求较高，此 外视频文件会占用计算机大量内存，并且数据统计过程增加了额外的工作量。本实施例的 金属/水反应制氢实验装置及收集方法，计量管1底部安装有2#压力变送器16,氢气通过 气体逸出管3进入储水箱2,并将同等体积的水排至计量管1，计量管1水位增加时，会导致 计量管1底部压强增大，作用在2#压力变送器16上的压力也会增大，2#压力变送器16会 测出实验过程中的实时压力变化，通过压力变化数据及计量管1的内径能够计算得出产气 量，产气量在计算机18上自动计算并以表格的形式存储在计算机18上；本实施例中，产气 量的数据是通过计算机18的自动计算得出，产气量测量精确度高、省时省力，克服了人工 计量产气量精度低、费时费力的不足，且2#压力变送器16上的压力值为实时采集，因此反 应过程中任意时间段的产气量数据都可以实时得到并存储，最终得到整个反应过程中产气 量随时间连续变化的数据，有利于对反应过程进行深入研宄。
[0072] 现有实验过程中通常采用排水法集气，因而每做完一组实验就需要向量筒中重新 注水，操作较繁琐。本实施例的金属/水反应制氢实验装置及收集方法，将水通过计量管1 上部开口注入计量管1和储水箱2中，根据连通器原理可知，此时计量管1的水位和储水 箱2-致，可根据实际需要确定实验所需水位高度。实验过程中，反应产生的氢气会进入储 水箱2,并将同等体积的水排至计量管1，此时计量管1的水位高于储水箱2 ;-组实验结束 后，打开三口锥形瓶5上的金属粉末开口，储水箱2与大气相通，储水箱2的水位回升并与 计量管1的水位再次一致，可继续进行下一组实验测试，无需重复注水。经过本发明的改 进，实验中只需一次注水便能实现多次测试，避免了目前氢气产气量测量实验中集气量筒 需反复注水的繁琐操作过程。
[0073] 现有的氢气产气量测量实验过程中，大多是先向反应溶液中加入待反应的金属粉 末，而后再将反应容器密封，这样做容易导致在密封反应容器之前就有气体逸出。本实施例 的金属/水反应制氢实验装置及收集方法，待反应的金属粉末加入反应容器后，密封反应 容器，然后开启电磁阀7加入反应溶液，反应溶液的加入量由控制箱12控制，其原理是通过 1#压力变送器13监测溶液储存箱9的液位变化，人工设置反应溶液加入量，当1#压力变送 器13检测到压力值等于反应溶液加入量刚好达到设定值时溶液储存箱9内剩余反应溶液 液位所对应的临界压力，则触发电磁阀7关闭动作，进而停止反应溶液的添加，实现反应溶 液的定量添加。该过程还一方面避免了同时加入金属与反应溶液时，由于未及时密封反应 容器而导致的气体逸出问题，另一方面能准确测出从反应开始到有气体产生时的反应诱导 期时间，便于对反应过程进行深入研宄。
[0074] 现有的反应过程中待反应的金属和反应溶液的量无法做到定量控制且反应温度 不可控，不利于对反应进行定量研宄及控制反应的强度；本实施例的金属/水反应制氢实 验装置及收集