一种金属/水反应产氢收集的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验用的制氢收集装置，属于金属置换制氢技术领域，更具体地说，涉及一种金属/水反应产氢收集的实验装置。
【背景技术】
[0002]氢气是一种完全清洁的新能源与可再生能源，氢气作为燃料用于交通运输、热能和动力生产中时，具有高效率、高效益的特点，而且氢气反应的产物是水和热，是真正意义上的清洁能源和可持续能源，但是，氢气的能源转换效率非常低，并且很难存储。
[0003]制氢的方法很多，如金属置换制氢就是一种行之有效的制氢方式，迄今为止，镁、锌、铁和铝等金属与酸溶液或碱溶液反应制氢，或者它们与某些低熔点金属形成的合金与水反应制氢等方式已被大量的研究。因此，科学家认为可使用金属/水反应产生氢气，这种方法不仅廉价、高效，而且使得氢气的运输与存储更加简单易行，然而这种方法只是处于实验研究阶段，目前并没有得到实际应用。通常，在实验室中研究金属/水反应时采用量筒排水法收集氢气，这种方法虽然可行，但是在实验操作过程中需要反复进行量筒的充水处理，并且数据处理时需要人为对氢气产量进行一一统计，过程繁琐。
[0004]现有技术中已有关于氢气收集实验装置的技术方案公开，如中国专利申请号2011202486815，申请日为2011年7月15日，发明创造名称为:一种手控制氢实验装置，该申请案公开了一种利用金属置换氢气并收集氢气的实验装置，该装置包括三叉戟瓶、滤网圆筒、手控装置、氢气收集装置，其中氢气收集装置由橡胶塞、玻璃弯管、乳胶管、尖嘴玻璃弯管、量筒顺次连接而成，玻璃弯管穿过橡胶塞伸入三叉戟瓶内的一端作为氢气出口。该申请案中的氢气收集装置，其优点在于可利用现有的玻璃器皿进行装置搭建，构造简单，其缺点在于每次实验前需要对氢气收集装置进行充水处理以实现排水法收集氢气，并且需要人为对氢气产量进行统计，这大大的加重了实验者的工作量。
[0005]综上所述，如何克服现有氢气收集的实验装置在氢气收集过程中需要反复多次充水，且需要人工统计氢气产量的不足，是现有技术中一个亟需解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0006]1.实用新型要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的在于克服现有氢气收集的实验装置在氢气收集过程中需要反复多次充水，且需要人工统计氢气产量的不足，提供了一种金属/水反应产氢收集的实验装置，实现了金属/水反应中氢气收集与数据采集的自动化。
[0008]2.技术方案
[0009]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0010]本实用新型的金属/水反应产氢收集的实验装置，包括产气机构、氢气收集机构和数据采集机构；
[0011]其中:氢气收集机构包括集气筒外槽、集气筒内槽、输气管道和排气管道；数据采集机构包括液位计和数据采集仪；
[0012]所述集气筒内槽的下端插入集气筒外槽中，且集气筒内槽的下端为开口 ；集气筒内槽上部设有两个接口，其中一个接口通过输气管道与产气机构连通，另一个接口与排气管道连通；
[0013]集气筒内槽的内部设有液位计，液位计上设有信号变送器，信号变送器的输出端与数据采集仪的输入端连接，将集气筒内槽内部的液位信号传送至数据采集仪中。
[0014]作为本实用新型更进一步的改进，所述液位计为浮球式液位计，该浮球式液位计的浮杆上设有浮球。
[0015]作为本实用新型更进一步的改进，所述集气筒外槽为上、下底面密封的圆柱形水槽，集气筒内槽与集气筒外槽的连接处密封设置。
[0016]作为本实用新型更进一步的改进，所述排气管道上设有排气阀。
[0017]作为本实用新型更进一步的改进，所述集气筒外槽上部连通有进水管，集气筒外槽的底部连通有出水管，出水管上设有排水阀。
[0018]作为本实用新型更进一步的改进，所述进水管为圆管，进水管与自来水管道相连；出水管为圆管；集气筒外槽、集气筒内槽、进水管和出水管均由有机玻璃制成。
[0019]3.有益效果
[0020]采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0021](I)、本实用新型的金属/水反应产氢收集的实验装置，将自来水通过进水管通入集气筒外槽中，由于集气筒外槽内部与集气筒内槽下端相通，充水时集气筒外槽与集气筒内槽的水位将保持一致，当集气筒内槽中有氢气进入时，集气筒内槽中的水被排至集气筒外槽，造成集气筒内槽的水位低于集气筒外槽的水位；然后开启排气阀，集气筒内槽中的氢气被排出送入特定容器收集起来，氢气排走后，集气筒内槽与集气筒外槽存在压差，在压力驱动下集气筒外槽中的水流入集气筒内槽，重新达到水位平衡状态；因此，本实用新型中只需对集气筒外槽进行一次充水处理即可实现对氢气的集中收集，有效的解决了量筒排水法收集氢气时需要反复充水的不足，简化了实验操作，大大提高了氢气收集的效率。
[0022](2)、本实用新型的金属/水反应产氢收集的实验装置，集气筒内槽内部安装有一个浮球式液位计，利用浮球随液位高度变化而发生的位置改变，可以测量出集气筒内槽中的水位变化并通过信号变送器将电信号传输至数据采集仪，再由数据采集仪将信号记录并转换，传输至电脑，便可自动生成一组集气筒内槽中水位随时间变化的数据，通过水位变化的数据和集气筒内槽的尺寸，可自动计算出集气筒内槽中氢气的体积，避免了人为进行数据统计时出现的误差，有效地缩短了数据分析所花费的时间，节省了人力成本，提高了实验效率和准确度。
[0023](3)、本实用新型的金属/水反应产氢收集的实验装置，实现了金属/水反应中氢气收集与数据采集的自动化，且结构设计合理，制造成本低，易于操作和维护，便于推广使用。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的金属/水反应产氢收集的实验装置的结构示意图；
[0025]图2为本实用新型中集气筒外槽的剖面结构示意图。
[0026]示意图中的标号说明:1、产气机构；2、集气筒外槽；3、集气筒内槽；4、输气管道；
5、排气管道；6、进水管；7、出水管；8、排气阀；9、排水阀；10、液位计；11、浮球；12、信号变送器。
【具体实施方式】
[0027]为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
[0028]实施例1
[0029]结合图1和图2，本实施例的金属/水反应产氢收集的实验装置，包括产气机构1、氢气收集机构和数据采集机构。其中:氢气收集机构包括集气筒外槽2、集气筒内槽3、输气管道4和排气管道5，数据采集机构包括液位计10和数据采集仪。集气筒内槽3的下端插入集气筒外槽2中，且集气筒内槽3的下端为开口。集气筒外槽2为上、下底面密封的圆柱形水槽，集气筒内槽3与集气筒外槽2的连接处密封设置。集气筒外槽2上部连通有进水管6，集气筒外槽2与进水管6的连接处距离集气筒外槽2顶部的距离为5mm，进水管6为圆管，内径为8mm，进水管6由有机玻璃制成，壁厚为2mm，长度为15mm。由于进水管6位于集气筒外槽2的上部，为避免集气筒外槽2多次搬动造成的装置破损，在集气筒外槽2的底部连通有出水管7，出水管7为圆管，内径为8mm，壁厚为2mm，长度为15mm，出水管7由有机玻璃制成，出水管7上设有排水阀9。集气筒内槽3上部设有两个接口，其中一个接口通过输气管道4与产气机构I连通，另一个接口与排气管道5连通，排气管道5为圆管，内径为3mm，壁厚为2mm，长度为20mm，由有机玻璃制成，排气管道5可与乳胶管相连接，也可暴露于空气中，起到