本發(fā)明屬于氣體貯罐設(shè)備及生產(chǎn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備及其工藝流程。

背景技術(shù)：

貯氫罐是一種氫氣儲(chǔ)存的容器?，F(xiàn)有氫氣的貯存技術(shù)包括高壓儲(chǔ)氫、液氫貯存、金屬氫化物貯氫、低溫吸附貯氫、納米碳管高壓吸附貯氫以及液體有機(jī)氫化物貯氫。各種貯氫技術(shù)相應(yīng)的貯氫罐也有所區(qū)別。高壓氣態(tài)貯氫是目前較為廣泛使用的一種氫氣貯存方式，使用傳統(tǒng)不銹鋼或者鋁合金等金屬材料制成的壓力容器作為貯氫罐，其設(shè)計(jì)制造技術(shù)成熟、成本低、灌裝速度快、能耗也較低，但是單位質(zhì)量貯氫密度較小，一般只用于大型無(wú)縫鋼制貯罐存儲(chǔ)，無(wú)需任何材料做載體，只需耐壓或絕熱的容器就行，但是貯氫效率較低。液態(tài)貯氫對(duì)貯氫容器的絕熱要求很高，民用領(lǐng)域應(yīng)用很少，多用于火箭燃料等領(lǐng)域。未來(lái)，氫氣將逐步應(yīng)用到汽車(chē)燃料電池、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。加氫站、移動(dòng)式貯氫罐等對(duì)貯存容器的貯氫密度提出了很高的要求，常規(guī)鋼制壓力容器已經(jīng)不能滿足技術(shù)要求。各類(lèi)輕質(zhì)高壓貯氫容器開(kāi)始出現(xiàn)，這類(lèi)貯氫容器內(nèi)部一般填充有貯氫材料。這些貯氫材料主要包括碳質(zhì)材料、金屬有機(jī)骨架材料、貯氫合金、復(fù)雜金屬氫化物。其中貯氫合金尤其是AB5系、Mg系以及TiFe系是目前在實(shí)際中應(yīng)用效果最好的貯氫材料。這主要是因?yàn)檫@些合金能夠在較寬的范圍內(nèi)采用元素?fù)诫s的方式獲得滿足應(yīng)用要求的性能，對(duì)性能的調(diào)控比較容易實(shí)現(xiàn)。雖然，人們?cè)谟嘘P(guān)材料的研究過(guò)程中已經(jīng)將這些材料的本征性質(zhì)摸得比較透徹，但是實(shí)際中貯氫罐的充放氫特性，并不完全與其中填充的貯氫材料的充放氫特性顯著一致，實(shí)際中有可能差別很大，這主要是因?yàn)橘A氫罐的充放氫特性不僅取決于材料的本征貯氫特性，還取決其在貯氫罐中的填充方式，進(jìn)而決定了其傳熱傳質(zhì)特性。貯氫罐在各種使用條件下的充放氫特性，其中包括貯氫容量、動(dòng)力學(xué)性能、循環(huán)壽命，是使用者選擇合金型貯氫罐前必須了解的參數(shù)，也是合金型貯氫罐生產(chǎn)過(guò)程必須了解的內(nèi)容。對(duì)于合金型貯氫罐生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)貯氫罐中填充的合金需要在高壓下進(jìn)行多次吸放氫活化方可進(jìn)行有關(guān)性能的測(cè)試。對(duì)于貯氫罐而言，其活化過(guò)程是一個(gè)比較耗時(shí)的過(guò)程，如何提高貯氫罐活化過(guò)程的效率已逐步成為人們關(guān)心的問(wèn)題。另外貯氫罐在活化和性能測(cè)試之后，提交用戶使用前，其內(nèi)部是充滿氮?dú)?，以防止?fù)壓下氧氣進(jìn)入氣瓶中造成合金的氧化損耗。因此，如何設(shè)計(jì)出一套能夠先后完成多規(guī)格合金型貯氫罐的吸放氫活化、充/放氫性能測(cè)試、以及最終氮?dú)夥庋b操作，是有關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域極為重要的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述合金型貯氫罐性能測(cè)試裝置能夠測(cè)試的貯氫罐規(guī)格比較單一、自動(dòng)化程度不高、功能單一、通用性不強(qiáng)、效率不高等不足和缺陷，提供一種多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備及其工藝流程，可實(shí)現(xiàn)多通道多規(guī)格合金型貯氫罐同時(shí)操作，可大大提高合金型貯氫罐的生產(chǎn)測(cè)試效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備，其特征在于：所述一體化設(shè)備由上層氣路、中層氣路和底層氣路構(gòu)成；

所述上層氣路由止回閥、第六2通高壓電磁閥、背壓閥、質(zhì)量流量控制器、第三2通高壓電磁閥、第二2通高壓電磁閥、壓力傳感器以及第一節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成；所述止回閥的入口與所述第六2通高壓電磁閥的出口相連，所述第六2通高壓電磁閥的入口與所述第一節(jié)點(diǎn)相連，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述背壓閥的出口相連，所述背壓閥的入口分別與所述第二2通高壓電磁閥、質(zhì)量流量控制器的出口相連，所述質(zhì)量流量控制器的入口與第三2通高壓電磁閥的出口相連，所述壓力傳感器下方連接不銹鋼管道，所述不銹鋼管道上依次設(shè)有第六節(jié)點(diǎn)、第五節(jié)點(diǎn)和第四節(jié)點(diǎn)，所述第四節(jié)點(diǎn)與第五節(jié)點(diǎn)相連，所述第五節(jié)點(diǎn)與第六節(jié)點(diǎn)相連，所述第二2通高壓電磁閥和第三2通高壓電磁閥的入口與所述不銹鋼管道上的第六節(jié)點(diǎn)相交；

所述中層氣路由氫氣源、氮?dú)庠?、第一減壓閥、第二減壓閥、第一過(guò)濾器、第二過(guò)濾器、質(zhì)量流量計(jì)、第一2通高壓電磁閥和第四2通高壓電磁閥連接構(gòu)成；所述氫氣源與所述第二減壓閥的入口連接，所述第二減壓閥的出口與所述第一過(guò)濾器連接，所述第一過(guò)濾器與所述質(zhì)量流量計(jì)入口連接；所述氮?dú)庠磁c所述第一減壓閥的入口相連接，所述第一減壓閥的入口與所述第二過(guò)濾器連接，所述第二過(guò)濾器與所述第一2通高壓電磁閥的入口相連，所述質(zhì)量流量計(jì)與所述第一2通高壓電磁閥的出口相交于第二節(jié)點(diǎn)，所述第二節(jié)點(diǎn)與所述第四2通高壓電磁閥的入口相連，第四2通高壓電磁閥的出口與所述不銹鋼管道上的第五節(jié)點(diǎn)相連；

所述底層氣路由機(jī)械真空泵、第三節(jié)點(diǎn)、第五2通高壓電磁閥、金屬編織軟管、合金型貯氫罐和溫度傳感器連接構(gòu)成；所述機(jī)械真空泵的入口與所述第三節(jié)點(diǎn)相連，所述第三節(jié)點(diǎn)與所述第五2通高壓電磁閥的出口相連，所述第五2通高壓電磁閥的入口與所述不銹鋼管道上的第四節(jié)點(diǎn)相連，所述金屬編織軟管設(shè)置在所述第四節(jié)點(diǎn)的下方，所述金屬編織軟管與所述合金型貯氫罐相連，所述合金型貯氫罐放置在加熱裝置中實(shí)現(xiàn)恒溫加熱，所述溫度傳感器固定在所述合金型貯氫罐的表面；所述第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)和第三節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的氣源一側(cè)為多路共用區(qū)，非氣源一側(cè)為多路獨(dú)立區(qū)，多路獨(dú)立區(qū)包含多套相同氣路；

所述一體化設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的測(cè)試控制軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，測(cè)控軟件通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)程序與多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行通訊，完成對(duì)溫度傳感器、壓力傳感器、質(zhì)量流量計(jì)、質(zhì)量流量控制器實(shí)測(cè)流量輸出端的數(shù)據(jù)采集，對(duì)質(zhì)量流量控制器的流量信號(hào)輸入端進(jìn)行設(shè)定，并對(duì)繼電器驅(qū)動(dòng)板狀態(tài)進(jìn)行控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)2通高壓電磁閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制；所述測(cè)控軟件還對(duì)溫度，壓力和流量數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控，在充氫時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行合金型貯氫罐充氫性能的測(cè)試，包括充入量，充滿時(shí)間，充裝過(guò)程的流速變化，在放氫時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量控制器進(jìn)行合金型貯氫罐放氫性能的測(cè)試，包括放氫過(guò)程的流速變化，累計(jì)放出量，放盡時(shí)間，不同流速設(shè)定條件下維持穩(wěn)定放氫流速的時(shí)間，所述設(shè)備對(duì)于合金型貯氫罐充滿和放盡的判斷是基于壓力判斷的，充滿壓力和放盡壓力的設(shè)定根據(jù)貯氫罐中具體的材料的吸放氫PCT曲線進(jìn)行確定。

所述氫氣源與第二減壓閥的入口通過(guò)螺紋相連，第二減壓閥的出口通過(guò)不銹鋼管道及VCR接頭與第一過(guò)濾器相連，第一過(guò)濾器通過(guò)不銹鋼管道與質(zhì)量流量計(jì)入口相連，第二減壓閥的輸出壓力范圍為4～10MPa，第一過(guò)濾器的過(guò)濾精度范圍為0.5～2μm，質(zhì)量流量計(jì)的量程范圍為0～20-30SLM。

所述氮?dú)庠磁c第一減壓閥的入口通過(guò)螺紋相連，第一減壓閥的入口通過(guò)不銹鋼管道及VCR接頭與第二過(guò)濾器相連，第二過(guò)濾器通過(guò)不銹鋼管道與第一2通高壓電磁閥的入口相連，第二過(guò)濾器的過(guò)濾精度范圍為0.5～2μm，第一減壓閥的輸出壓力范圍為0.15～0.2MPa，第一2通高壓電磁閥的使用壓力范圍為0～4-10MPa。

所述加熱裝置為水浴槽或柔性加熱套，柔性加熱套的恒溫加熱范圍為RT～500℃，水浴槽的恒溫加熱范圍為RT～100℃，所述溫度傳感器的測(cè)試溫度范圍為0～500℃。

所述止回閥的入口與第六2通高壓電磁閥的出口通過(guò)不銹鋼管道相連，第六2通高壓電磁閥的入口通過(guò)不銹鋼管道與第一節(jié)點(diǎn)相連，第一節(jié)點(diǎn)通過(guò)不銹鋼管道與背壓閥的出口相連，背壓閥入口分別與第二2通高壓電磁閥的出口以及質(zhì)量流量控制器的出口相連，質(zhì)量流量控制器的入口通過(guò)不銹鋼管道與第三2通高壓電磁閥的出口相連，第二2通高壓電磁閥和第三2通高壓電磁閥的入口通過(guò)不銹鋼管道與第六節(jié)點(diǎn)相連，第六節(jié)點(diǎn)與壓力傳感器通過(guò)不銹鋼管道相連，背壓閥的輸入壓力范圍為3～9MPa，質(zhì)量流量控制器的流量控制范圍為0～1-20SLM，2通高壓電磁閥的使用壓力范圍為0～4-10MPa，壓力傳感器的測(cè)試壓力范圍為0～4-10MPa。

所述第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)、第三節(jié)點(diǎn)以左區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路共用區(qū)，以右區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路獨(dú)立區(qū)，多路獨(dú)立區(qū)包含2～8個(gè)測(cè)試通道，用于不同規(guī)格，不同數(shù)量的合金型貯氫罐性能測(cè)試。

多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備的工藝流程，其特征在于，包括以下工藝流程：

(1)活化處理和充氫測(cè)試工藝流程，其具體操作步驟如下：

(1-1)第一步，打開(kāi)機(jī)械真空泵，調(diào)節(jié)第二減壓閥輸出壓力至4～10MPa；

(1-2)第二步，打開(kāi)第五2通高壓電磁閥，對(duì)系統(tǒng)管路以及所連接上的合金型貯氫罐進(jìn)行抽真空，抽真空0.5～1小時(shí)，關(guān)閉第五2通高壓電磁閥，打開(kāi)第四2通高壓電磁閥，氫氣進(jìn)入系統(tǒng)和合金型貯氫罐，管路和貯氫罐的壓力不斷抬升直到接近第二減壓閥出口端壓力即認(rèn)為合金型貯氫罐吸氫飽和，在此過(guò)程中通過(guò)測(cè)控軟件完成對(duì)充氫過(guò)程實(shí)際流速，壓力和溫度變化進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)實(shí)時(shí)的累計(jì)充氫量進(jìn)行計(jì)算和顯示，累計(jì)充氫量的計(jì)算公式為其中t表示質(zhì)量流量計(jì)7的充氫運(yùn)行時(shí)間，f表示轉(zhuǎn)化因子，q_v表示實(shí)測(cè)瞬時(shí)充氫流速，ρ表示氫氣的密度，其具體數(shù)值為0.0000899g·ml^-1；

(1-3)第三步，關(guān)閉第四2通高壓電磁閥，等待5～10分鐘后，打開(kāi)第五2通高壓電磁閥，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空0.5～1小時(shí)，使貯氫罐徹底脫氫；

(1-4)第四步，重復(fù)上述充放氫過(guò)程5～10次即完成貯氫罐中材料的活化處理，同時(shí)獲得其最后一次充氫性能數(shù)據(jù)；

(2)放氫測(cè)試工藝流程如下，其具體操作步驟如下：

(2-1)第一步，將質(zhì)量流量控制器置于全開(kāi)狀態(tài)；

(2-2)第二步，打開(kāi)第二2通高壓電磁閥等待5秒重新關(guān)閉，調(diào)節(jié)背壓閥，使上游壓力維持在3～9MPa之間；

(2-3)第三步，將質(zhì)量流量控制器置于全閉狀態(tài)，打開(kāi)第三和第六2通高壓電磁閥，設(shè)定質(zhì)量流量控制器的流速，并啟動(dòng)放氫，同時(shí)通過(guò)測(cè)控軟件完成對(duì)放氫過(guò)程的實(shí)際流速，壓力和溫度變化進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)的累計(jì)放氫量進(jìn)行計(jì)算，累計(jì)放氫量的計(jì)算公式為其中t表示質(zhì)量流量控制器的放氫運(yùn)行時(shí)間，f表示轉(zhuǎn)化因子，q_v表示實(shí)測(cè)瞬時(shí)放氫流速，ρ表示氫氣的密度，其具體數(shù)值為0.0000899g·ml^-1；

(2-4)第四步，完成放氫性能測(cè)試后，關(guān)閉質(zhì)量流量控制器，關(guān)閉第三和第六2通高壓電磁閥，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，確定滿足有關(guān)要求，就可以對(duì)被測(cè)合金型貯氫罐進(jìn)行氮?dú)夥庋b操作；

(3)氮?dú)夥庋b工藝流程，其具體操作步驟如下：

(3-1)第一步，調(diào)節(jié)第一減壓閥輸出壓力為0.15～0.2MPa，打開(kāi)第一和第四2通高壓電磁閥；

(3-2)第二步，向合金型貯氫罐充入氮?dú)?，同時(shí)通過(guò)壓力傳感器對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行檢測(cè)；

(3-3)第三步，當(dāng)系統(tǒng)壓力與減壓閥輸出壓力基本一致時(shí)，氮?dú)夥庋b操作完成，關(guān)閉第一和第四2通高壓電磁閥。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提出的一種多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備及其工藝流程，其設(shè)備結(jié)構(gòu)新穎，布局合理緊湊，占地面積小，工藝流程原理清晰，自動(dòng)化程度高，通用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)易方便；可實(shí)現(xiàn)多通道多規(guī)格合金型貯氫罐同時(shí)操作，大大提高合金型貯氫罐的生產(chǎn)測(cè)試效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一體化設(shè)備側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一體化設(shè)備上層俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一體化設(shè)備中層俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一體化設(shè)備下層俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一體化設(shè)備的測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明一體化設(shè)備的活化處理和充氫測(cè)試工藝流程圖。

圖7為本發(fā)明一體化設(shè)備的放氫測(cè)試工藝流程圖。

圖8為本發(fā)明一體化設(shè)備的氮?dú)夥庋b工藝流程圖。

圖中：氫氣源1、氮?dú)庠?、第一減壓閥3、第二減壓閥4、第一過(guò)濾器5、第二過(guò)濾器6、質(zhì)量流量計(jì)7、第一2通高壓電磁閥8、第二2通高壓電磁閥9、第三2通高壓電磁閥10、第四2通高壓電磁閥11、第五2通高壓電磁閥12、機(jī)械真空泵13、加熱裝置14、合金型貯氫罐15、溫度傳感器16、金屬編織軟管17、壓力傳感器18、質(zhì)量流量控制器19、背壓閥20、第六2通高壓電磁閥21、止回閥22、第一節(jié)點(diǎn)A、第二節(jié)點(diǎn)B、第三節(jié)點(diǎn)C、第四節(jié)點(diǎn)D、第五節(jié)點(diǎn)E、第六節(jié)點(diǎn)F。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1-8所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備，由上層氣路、中層氣路和底層氣路構(gòu)成；

上層氣路由止回閥22、第六2通高壓電磁閥21、背壓閥20、質(zhì)量流量控制器19、第三2通高壓電磁閥10、第二2通高壓電磁閥9、壓力傳感器18以及第一節(jié)點(diǎn)A連接構(gòu)成；止回閥22的入口與第六2通高壓電磁閥21的出口相連，第六2通高壓電磁閥21的入口與第一節(jié)點(diǎn)A相連，第一節(jié)點(diǎn)A與背壓閥20的出口相連，背壓閥20的入口分別與第二2通高壓電磁閥9、質(zhì)量流量控制器19的出口相連，質(zhì)量流量控制器19的入口與第三2通高壓電磁閥10的出口相連，壓力傳感器18下方連接設(shè)有不銹鋼管道，不銹鋼管道上依次設(shè)有第六節(jié)點(diǎn)F、第五節(jié)點(diǎn)E和第四節(jié)點(diǎn)D，第四節(jié)點(diǎn)D與第五節(jié)點(diǎn)E相連，第五節(jié)點(diǎn)E與第六節(jié)點(diǎn)F相連，第二2通高壓電磁閥9和第三2通高壓電磁閥10的入口與不銹鋼管道上的第六節(jié)點(diǎn)F相交；

中層氣路由氫氣源1、氮?dú)庠?、第一減壓閥3、第二減壓閥4、第一過(guò)濾器5、第二過(guò)濾器6、質(zhì)量流量計(jì)7、第一2通高壓電磁閥8和第四2通高壓電磁閥11連接構(gòu)成；氫氣源1與第二減壓閥4的入口連接，第二減壓閥4的出口與第一過(guò)濾器5連接，第一過(guò)濾器5與質(zhì)量流量計(jì)7入口連接；氮?dú)庠?與第一減壓閥3的入口相連接，第一減壓閥3的入口與第二過(guò)濾器6連接，第二過(guò)濾器6與第一2通高壓電磁閥8的入口相連，質(zhì)量流量計(jì)7與第一2通高壓電磁閥8的出口相交于第二節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)B與第四2通高壓電磁閥11的入口相連，第四2通高壓電磁閥11的出口與不銹鋼管道上的第五節(jié)點(diǎn)E相連；

底層氣路由機(jī)械真空泵13、第三節(jié)點(diǎn)C、第五2通高壓電磁閥12、金屬編織軟管17、合金型貯氫罐15和溫度傳感器16連接構(gòu)成；機(jī)械真空泵13的入口與第三節(jié)點(diǎn)C相連，第三節(jié)點(diǎn)C與第五2通高壓電磁閥12的出口相連，第五2通高壓電磁閥12的入口與不銹鋼管道上的第四節(jié)點(diǎn)D相連，金屬編織軟管17設(shè)置在第四節(jié)點(diǎn)D的下方，金屬編織軟管17與合金型貯氫罐15相連，合金型貯氫罐15放置在加熱裝置14中實(shí)現(xiàn)恒溫加熱，溫度傳感器16固定在合金型貯氫罐15的表面；第一節(jié)點(diǎn)A、第二節(jié)點(diǎn)B和第三節(jié)點(diǎn)C所構(gòu)成的氣源一側(cè)為多路共用區(qū)，非氣源一側(cè)為多路獨(dú)立區(qū)，多路獨(dú)立區(qū)包含多套相同氣路；

一體化設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的測(cè)試控制軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，測(cè)控軟件通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)程序與多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行通訊，完成對(duì)溫度傳感器、壓力傳感器、質(zhì)量流量計(jì)、質(zhì)量流量控制器實(shí)測(cè)流量輸出端的數(shù)據(jù)采集，對(duì)質(zhì)量流量控制器的流量信號(hào)輸入端進(jìn)行設(shè)定，并對(duì)繼電器驅(qū)動(dòng)板狀態(tài)進(jìn)行控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)2通高壓電磁閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制；所述測(cè)控軟件還對(duì)溫度，壓力和流量數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控，在充氫時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行合金型貯氫罐充氫性能的測(cè)試，包括充入量，充滿時(shí)間，充裝過(guò)程的流速變化，在放氫時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量控制器進(jìn)行合金型貯氫罐放氫性能的測(cè)試，包括放氫過(guò)程的流速變化，累計(jì)放出量，放盡時(shí)間，不同流速設(shè)定條件下維持穩(wěn)定放氫流速的時(shí)間，所述設(shè)備對(duì)于合金型貯氫罐充滿和放盡的判斷是基于壓力判斷的，充滿壓力和放盡壓力的設(shè)定根據(jù)貯氫罐中具體的材料的吸放氫PCT曲線進(jìn)行確定。

如圖1所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備，氫氣源1與第二減壓閥4的入口通過(guò)螺紋相連，第二減壓閥4的出口通過(guò)不銹鋼管道及VCR接頭與第一過(guò)濾器5相連，第一過(guò)濾器5通過(guò)不銹鋼管道與質(zhì)量流量計(jì)7入口相連，第二減壓閥4的輸出壓力范圍為4～10MPa，第一過(guò)濾器5的過(guò)濾精度范圍為0.5～2μm，質(zhì)量流量計(jì)7的量程范圍為0～20-30SLM；

氮?dú)庠?與第一減壓閥3的入口通過(guò)螺紋相連，第一減壓閥3的入口通過(guò)不銹鋼管道及VCR接頭與第二過(guò)濾器6相連，第二過(guò)濾器6通過(guò)不銹鋼管道與第一2通高壓電磁閥8的入口相連，第二過(guò)濾器6的過(guò)濾精度范圍為0.5～2μm，第一減壓閥3的輸出壓力范圍為0.15～0.2MPa，第一2通高壓電磁閥8的使用壓力范圍為0～4-10MPa；

加熱裝置14為水浴槽或柔性加熱套，柔性加熱套的恒溫加熱范圍為RT～500℃，水浴槽的恒溫加熱范圍為RT～100℃，所述溫度傳感器16的測(cè)試溫度范圍為0～500℃；

止回閥22的入口與第六2通高壓電磁閥21的出口通過(guò)不銹鋼管道相連，第六2通高壓電磁閥21的入口通過(guò)不銹鋼管道與第一節(jié)點(diǎn)A相連，第一節(jié)點(diǎn)A通過(guò)不銹鋼管道與背壓閥20的出口相連，背壓閥20入口分別與第二2通高壓電磁閥9的出口以及質(zhì)量流量控制器19的出口相連，質(zhì)量流量控制器19的入口通過(guò)不銹鋼管道與第三2通高壓電磁閥10的出口相連，第二2通高壓電磁閥9和第三2通高壓電磁閥10的入口通過(guò)不銹鋼管道與第六節(jié)點(diǎn)F相連，第六節(jié)點(diǎn)F與壓力傳感器18通過(guò)不銹鋼管道相連，背壓閥20的輸入壓力范圍為3～9MPa，質(zhì)量流量控制器19的流量控制范圍為0～1-20SLM，2通高壓電磁閥的使用壓力范圍為0～4-10MPa，壓力傳感器18的測(cè)試壓力范圍為0～4-10MPa；

第一節(jié)點(diǎn)A、第二節(jié)點(diǎn)B、第三節(jié)點(diǎn)C以左區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路共用區(qū)，以右區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路獨(dú)立區(qū)，多路獨(dú)立區(qū)包含2～8個(gè)測(cè)試通道，用于不同規(guī)格，不同數(shù)量的合金型貯氫罐性能測(cè)試。

如圖1所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備中第一節(jié)點(diǎn)A、第二節(jié)點(diǎn)B、第三節(jié)點(diǎn)C以左區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路共用區(qū)，以右區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路獨(dú)立區(qū)。

如圖2所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備中第一節(jié)點(diǎn)A以上區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路共用區(qū)，第一節(jié)點(diǎn)A以下區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路獨(dú)立區(qū)。

如圖3所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備中第二節(jié)點(diǎn)B以上區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路共用區(qū)，第二節(jié)點(diǎn)B以下區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路獨(dú)立區(qū)。

如圖2所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備中第三節(jié)點(diǎn)C以上區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路共用區(qū)，第三節(jié)點(diǎn)C以下區(qū)域構(gòu)成系統(tǒng)的多路獨(dú)立區(qū)。多路獨(dú)立區(qū)包含2～8個(gè)測(cè)試通道，用于不同規(guī)格，不同數(shù)量的合金型貯氫罐性能測(cè)試。

如圖5所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備，通過(guò)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的測(cè)試控制軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，該控制軟件是基于LabVIEW編程環(huán)境編制出的?？刂栖浖ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)程序與PCIe-6321和PCIe-6323多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行通訊，完成對(duì)溫度傳感器16，壓力傳感器15，質(zhì)量流量計(jì)7，質(zhì)量流量控制器18實(shí)測(cè)流量輸出端的數(shù)據(jù)采集，對(duì)質(zhì)量流量控制器18的流量信號(hào)輸入端進(jìn)行設(shè)定，并對(duì)繼電器驅(qū)動(dòng)板狀態(tài)進(jìn)行控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)2通高壓電磁閥8，9，10，11，12，21的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)包含有19個(gè)輸入模擬量(AI)，6個(gè)輸出模擬量(AO)，26個(gè)輸出數(shù)字量(DO)。另外，測(cè)控軟件還對(duì)溫度，壓力和流量數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控，在充氫時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)7進(jìn)行合金型貯氫罐充氫性能的測(cè)試，主要包括充入量，充滿時(shí)間，充裝過(guò)程的流速變化。在放氫時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量控制器19進(jìn)行合金型貯氫罐放氫性能的測(cè)試，主要包括累計(jì)放出量，放盡時(shí)間，不同流速設(shè)定條件下維持穩(wěn)定放氫流速的時(shí)間。該測(cè)試設(shè)備對(duì)于合金型貯氫罐充滿和放盡的判斷是基于系統(tǒng)壓力判斷的，而該充滿壓力和放盡壓力的設(shè)定需要根據(jù)貯氫罐中具體的材料的吸放氫PCT曲線進(jìn)行確定。

如圖6-8所示，多通道合金型貯氫罐活化、性能測(cè)試和封裝一體化設(shè)備的工藝流程，包括以下工藝流程：

(1)活化處理和充氫測(cè)試工藝流程，其具體操作步驟如下：

(1-1)第一步，打開(kāi)機(jī)械真空泵13，調(diào)節(jié)第二減壓閥4輸出壓力至4～10MPa；

(1-2)第二步，打開(kāi)第五2通高壓電磁閥12，對(duì)系統(tǒng)管路以及所連接上的合金型貯氫罐進(jìn)行抽真空，抽真空0.5～1小時(shí)，關(guān)閉第五2通高壓電磁閥12，打開(kāi)第四2通高壓電磁閥11，氫氣進(jìn)入系統(tǒng)和合金型貯氫罐，管路和貯氫罐的壓力不斷抬升直到接近第二減壓閥4出口端壓力即認(rèn)為合金型貯氫罐吸氫飽和，在此過(guò)程中通過(guò)測(cè)控軟件完成對(duì)充氫過(guò)程實(shí)際流速，壓力和溫度變化進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)實(shí)時(shí)的累計(jì)充氫量進(jìn)行計(jì)算和顯示，累計(jì)充氫量的計(jì)算公式為其中t表示質(zhì)量流量計(jì)7的充氫運(yùn)行時(shí)間，f表示轉(zhuǎn)化因子，q_v表示實(shí)測(cè)瞬時(shí)充氫流速，ρ表示氫氣的密度，其具體數(shù)值為0.0000899g·ml^-1；

(1-3)第三步，關(guān)閉第四2通高壓電磁閥11，等待5～10分鐘后，打開(kāi)第五2通高壓電磁閥12，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空0.5～1小時(shí)，使貯氫罐徹底脫氫；

(1-4)第四步，重復(fù)上述充放氫過(guò)程5～10次即完成貯氫罐中材料的活化處理，同時(shí)獲得其最后一次充氫性能數(shù)據(jù)；

(2)放氫測(cè)試工藝流程如下，其具體操作步驟如下：

(2-1)第一步，將質(zhì)量流量控制器19置于全開(kāi)狀態(tài)；

(2-2)第二步，打開(kāi)第二2通高壓電磁閥9等待5秒重新關(guān)閉，調(diào)節(jié)背壓閥(20)，使上游壓力維持在3～9MPa之間；

(2-3)第三步，將質(zhì)量流量控制器19置于全閉狀態(tài)，打開(kāi)第三和第六2通高壓電磁閥10、21，設(shè)定質(zhì)量流量控制器19的流速，并啟動(dòng)放氫，同時(shí)通過(guò)測(cè)控軟件完成對(duì)放氫過(guò)程的實(shí)際流速，壓力和溫度變化進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)實(shí)時(shí)的累計(jì)放氫量進(jìn)行計(jì)算，累計(jì)放氫量的計(jì)算公式為其中t表示質(zhì)量流量控制器19的放氫運(yùn)行時(shí)間，f表示轉(zhuǎn)化因子，q_v表示實(shí)測(cè)瞬時(shí)放氫流速，ρ表示氫氣的密度，其具體數(shù)值為0.0000899g·ml^-1；

(2-4)第四步，完成放氫性能測(cè)試后，關(guān)閉質(zhì)量流量控制器19，關(guān)閉第三和第六2通高壓電磁閥10、21，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，確定滿足有關(guān)要求，就可以對(duì)被測(cè)合金型貯氫罐進(jìn)行氮?dú)夥庋b操作；

(3)氮?dú)夥庋b工藝流程，其具體操作步驟如下：

(3-1)第一步，調(diào)節(jié)第一減壓閥3輸出壓力為0.15～0.2MPa，打開(kāi)第一和第四2通高壓電磁閥8、11；

(3-2)第二步，向合金型貯氫罐充入氮?dú)?，同時(shí)通過(guò)壓力傳感器18對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行檢測(cè)；

(3-3)第三步，當(dāng)系統(tǒng)壓力與減壓閥輸出壓力基本一致時(shí)，氮?dú)夥庋b操作完成，關(guān)閉第一和第四2通高壓電磁閥8、11。