一种固态储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置的制造方法
【专利摘要】一种固态储氢器剩余氢气量的测量方法，包括：(1)向定容积容器注入氢气，测量氢气的压力和温度；(2)对定容积容器中的氢气进行压力和温度校正得出标准状态下的氢气量；(3)数据处理控制器累积每次排放的氢气量并与固态储氢器的初始储氢量比较得出固态储氢器的剩余氢气量；(4)显示固态储氢器剩余的氢气量。固态储氢器剩余氢气量的测量装置由固态储氢器，减压器，压力和温度传感器，电磁阀，定容积容器，数据处理控制器和显示器组成，固态储氢器通过减压器与定容积容器相连，定容积容器两端安装有电磁阀；数据处理控制器与显示器相连接。本发明具有测量方法简单和装置制造成本低等优点，可应用于固态储氢器剩余氢气量的测量。
【专利说明】
一种固态储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置
技术领域
[0001] 本发明属于氢气检测技术领域，特别是涉及一种固态储氢器剩余氢气量的测量方 法及其装置。
【背景技术】
[0002] 氢气在工业和日常生活中有许多用途，作为一个清洁能源载体，它既可以通过燃 料电池发电，也可以直接燃烧获得生活热源。氢还是工业上的一种重要气体，如半导体行业 就广泛用到氢气。最近几年，氢在分子生物医学上的应用也日益受到重视，如富氢水，氢呼 吸机，氢泡沫机等。
[0003] 氢气的储存方式有很多，如1)高压氢气瓶法;2)低温液化氢法;3)金属氢化物固态 储氢法。高压氢气瓶法和低温液化氢法都存在使用和运输过程中成本大、安全性差等缺点 的；金属氢化物固态储氢法是利用储氢合金在一定的温度和压力条件下可逆的吸收/释放 氢气这一特性来储存氢气，它具有释放的氢气纯度高(99.999 % )，体积储氢量大，安全性 好，寿命长等优点，是目前较为理想的储氢方法，已在小型燃料电池，可再生能源储能，富氢 水等诸多领域普遍应用。储氢合金可逆吸放氢原理如下(式中M代表储氢合金，MHx代表金属 氢化物）：
[0006] 金属氢化物固态储氢器在使用过程中需要测量剩余氢气量，由于金属氢化物储氢 器是固态储氢，剩余氢气量与储氢器的压力没有直接关系，所以无法象高压气瓶一样通过 压力检测获得储氢器的剩余氢气量。一个通常的解决办法是在氢气管路中安装质量流量 计，通过质量流量计检测累积氢气量，但质量流量计价格昂贵，体积较大，很难集成到与富 氢水相关的小家电产品中，而且质量流量计很难精确检测微流量的氢气量。前期专利ZL 02125832.5公开了一种间接的金属氢化物固态储氢器剩余氢气量检测方法，它是利用与燃 料电池连接时测量燃料电池的发电量来反算在金属氢化物储氢器中的剩余氢气量，该测量 方法间接，误差大，尤其是当储氢系统不连接燃料电池时，金属氢化物储氢器的剩余氢气量 无法检测。
【发明内容】
[0007] 本发明为解决公知技术存在的问题，提供了一种固态储氢器剩余氢气量的测量方 法及其装置。
[0008] 本发明的目的就是提供一种固态储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置，来满足 金属氢
[0009] 化物固态储氢器用于与富氢水相关的产品中时剩余氢气量的测量需求。
[0010] 本发明是基于以下原理：
[0011] 根据理想气体状态方程，当氢气以一定温度Ti和压力Pi储存在定容积容器Vo中时， 可
[0012] 用下面关系换算成标准状态下氢气的体积W，即
[0014] 其中
[0015] Vr-标准状态下氢气的体积(ml)
[0016] Vo-定容积容器的体积(ml)
[0017] Pi-实测氢气体压力（atm)
[0018] Ti-实测氢气温度(K)
[0019]已知金属氢化物固态储氢器的初始储氢量为X(ml，标准状态下），当经过n次放氢 后，
[0020] 剩余氢气量A V可用以下公式计算获得：
[0021] A V=X-(Vi+V2+........+Vn)
[0022] 本发明通过数字压力表来检测压力，通过温度传感器来检测温度，通过质量流量 计来检测氢气流量，并将检测到的数据传递给单片机，单片机通过压力和温度计算当时金 属氢化物储氢器的可充或可放的最大氢气量，并通过氢气流量计所测的累积已充或已放氢 气量计算金属氢化物储氢器的可充或可放氢气量;然后单片机将所得数据输出到显示器。 [0023]本发明通过压力传感器来检测氢气压力，温度传感器检测氢气温度，并将检测到 的数据传递给数据处理控制器，数据处理控制器换算成标准状态下氢气量并累积排放的氢 气量，通过已知的金属氢化物固态储氢器总量来计算储氢器的剩余氢气量;然后数据处理 控制器将所得数据输出到显示器。
[0024] 本发明固态储氢器剩余氢气量的测量方法采用如下技术方案：
[0025] 固态储氢器剩余氢气量的测量方法，包括如下测量过程：
[0026] 1.1从固态储氢器向定容积容器注入氢气，测量定容积容器中氢气的压力和温度；
[0027] 1.2对定容积容器中的氢气进行压力和温度校正得出标准状态下定容积容器中的 氢气量；
[0028] 1.3数据处理控制器累积每次排放的氢气量并与固态储氢器的初始储氢量比较得 出固态储氢器的剩余氢气量；
[0029] 1.4显示固态储氢器剩余的氢气量。
[0030] 固态储氢器剩余氢气量的测量方法还可以采用如下技术措施：
[0031] 所述的固态储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是:用定容积容器测量氢气量。
[0032] 所述的固态储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是：用压力和温度校正得出标 准状态下定容积容器中的氢气量。
[0033] 所述的固态储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是:对每次排放的氢气量进行 累积，进而得出固态储氢器总的氢气排放量。
[0034] 本发明固态储氢器剩余氢气量的测量装置采用如下技术方案：
[0035] 固态储氢器剩余氢气量的测量装置由固态储氢器，减压器，压力传感器，进气电磁 阀，定容积容器，温度传感器，出气电磁阀，数据处理控制器和显示器组成，固态储氢器通过 减压器与定容积容器相连，定容积容器两端安装进气和出气电磁阀;压力传感器，温度传感 器，进气和出气电磁阀与数据处理控制器通过电路相连接，数据处理控制器通过电路与输 出显示器相连接。
[0036]固态储氢器剩余氢气量的测量装置还可以采用如下技术措施：
[0037]所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：定容积容器为不锈钢或石 英玻璃材质。
[0038]所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：定容积容器的容积范围为 20-1000ml〇
[0039]所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是:压力传感器的测量范围为 0.02_2.OMPa。
[0040]所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是:数据输出显示器为发光管、 LED数码管或IXD数码管。
[0041 ]本发明具有的优点和积极效果：
[0042] 本发明具有测量方法简单，测量精度高，装置制造成本低，易于大规模使用等优 点，可广泛应用于各种固态储氢器剩余氢气量的测量。
【附图说明】
[0043] 图1是本发明固态储氢器剩余氢气量的测量装置连接结构示意图。
[0044] 图中，1-固态储氢器;2-减压器;3-压力传感器;4-进气电磁阀；5-温度传感器;6-定容积容器;7-出气电池阀；8-数据处理控制器;9-显示器
【具体实施方式】
[0045] 为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹例举以下实例，并配合附图详 细说明如下：
[0046] 实施例1
[0047] 参照附图1，固态储氢器剩余氢气量的测量装置由由固态储氢器1，减压器2,压力 传感器3,进气电磁阀4,定容积容器6,温度传感器5,出气电磁阀7,数据处理控制器8和显示 器9组成，固态储氢器1通过减压器2与定容积容器6相连，定容积容器6两端安装进气4和出 气电磁阀7;压力传感器3,温度传感器5,进气4和出气电磁阀7与数据处理控制器8通过电路 相连接，数据处理控制器8通过电路与输出显示器9相连接。
[0048] 实施例2
[0049] 参照附图1，固态储氢器剩余氢气量的测量装置由由固态储氢器1，减压器2,压力 传感器3,进气电磁阀4,定容积容器6,温度传感器5,出气电磁阀7,数据处理控制器8和显示 器9组成。固态储氢器初始储氢量为lOOOOmL(标准状态），定容积容器6的容积为50ml，关闭 出气电磁阀7,打开进气电磁阀4,减压器调整压力至1.5atm，固态储氢器1向定容积容器6注 入氢气。关闭进气电磁阀4,检测氢气温度为25°C(298.15K)，数据处理控制器8计算定容积 容器6中的氢气量为68.71ml(标准状态），数据处理控制器8计算并通过数字显示器显示剩 余氢气量为9931.29ml。
[0050] 实施例3
[0051] 参照附图1，固态储氢器剩余氢气量的测量装置由由固态储氢器1，减压器2,压力 传感器3,进气电磁阀4,定容积容器6,温度传感器5,出气电磁阀7,数据处理控制器8和显示 器9组成。显示器为多支发光二极管，发光二极管显示设置剩余氢气量为80%，60%，40%， 20%四档。固态储氢器初始储氢量为50000mL(标准状态），定容积容器6的容积为100ml，设 置关闭出气电磁阀7,打开进气电磁阀4,减压器调整压力至2.Oatm，固态储氢器1向定容积 容器6注入氢气。关闭进气电磁阀4,检测氢气温度为20°C(293.15K)，数据处理控制器8计算 定容积容器6中的氢气量(标准状态)并存储;打开出气电磁阀7,排空氢气并关闭电磁阀出 气电磁阀7。以上步骤重复执行，数据处理控制器8计算并获得累积排放氢气量。当剩余氢气 量小于40000ml时，第一支发光二极管亮，以此类推，贝lj4个不同的发光二极管分别代表4个 不同的剩余氢气量，它就可以直观的表不金属氢化物固态储氢器实际使用时的剩余氢气 量。
[0052] 本实施例固态储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置能够满足金属氢化物固态 储氢器用于与富氢水相关的产品中时剩余氢气量的测量需求，具有所述的测量方法简单， 测量精度高，装置制造成本低，易于大规模使用等优点，可广泛应用于各种固态储氢器剩余 氢气量的测量。
【主权项】
1. 固态储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是测量过程包括： 1.1从固态储氢器向定容积容器注入氢气，测量定容积容器中氢气的压力和温度； 1.2对定容积容器中的氢气进行压力和温度校正得出标准状态下定容积容器中的氢气 量； 1.3数据处理控制器累积每次排放的氢气量并与固态储氢器的初始储氢量比较得出固 态储氢器的剩余氢气量； 1.4显示固态储氢器剩余的氢气量。2. 根据权利要求1所述的固态储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是：用定容积容器 测量氢气量。3. 根据权利要求1或2所述的固态储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是：用压力和 温度校正得出标准状态下定容积容器中的氢气量。4. 根据权利要求1所述的固态储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是:对每次排放的 氢气量进行累积，进而得出固态储氢器总的氢气排放量。5. 固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：测量装置由固态储氢器，减压器，压 力传感器，进气电磁阀，定容积容器，温度传感器，出气电磁阀，数据处理控制器和显示器组 成，固态储氢器通过减压器与定容积容器相连，定容积容器两端安装进气和出气电磁阀；压 力传感器，温度传感器，进气和出气电磁阀与数据处理控制器通过电路相连接，数据处理控 制器通过电路与输出显示器相连接。6. 根据权利要求5所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是:定容积容器为 不锈钢或石英玻璃材质。7. 根据权利要求5或6所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：定容积容 器的容积范围为20-1000ml。8. 根据权利要求5所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是:压力传感器的 测量范围为0.02-2 .OMPa。9. 根据权利要求5所述的固态储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是:数据输出显示 器为发光管、LED数码管或IXD数码管。
【文档编号】G01F22/02GK106052791SQ201610541644
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月5日
【发明人】黄岳祥, 陈达, 唐鹏
【申请人】杭州氢源科技有限公司