18連接，顯示器19與計(jì)算機(jī)18相連，用于顯示實(shí)時產(chǎn)氣量。數(shù)據(jù)采集儀17 采用安捷倫34972A型數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)18內(nèi)安裝有安捷倫數(shù)據(jù)采集儀配套軟件，用于采 集存儲數(shù)據(jù)。氣體逸出管3與溶液進(jìn)入管6均采用玻璃管制成，且均使用橡膠塞與三口錐 形瓶5密封連接。1#壓力變送器13與2#壓力變送器16均采用高精度低量程擴(kuò)散硅壓力 變送器，為了保證測試精度，壓力量程為0~5KPa。為了方便實(shí)驗(yàn)觀察，計(jì)量管1和儲水箱 2均采用透明的有機(jī)玻璃制作。2#壓力變送器16的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀17進(jìn)行采集，并 以表格的形式存儲于計(jì)算機(jī)18上。
[0054] 本實(shí)施例中，計(jì)量管1的壁厚為3mm，內(nèi)徑為10mm，高度為300mm;儲水箱2的壁厚 為3mm，內(nèi)徑為50mm，高度為200mm。為保證反應(yīng)溶液順利流入三口錐形瓶5內(nèi)，溶液儲存 箱9的位置高于恒溫水浴箱14的位置200_。加熱箱8的結(jié)構(gòu)為圓筒形，采用四周加熱的 方式加熱溶液儲存箱9 ;加熱箱8的內(nèi)徑為60mm，高度為100mm，加熱箱8底部開孔，孔徑為 45mm;溶液儲存箱9采用不銹鋼制作，其頂部帶蓋，其底部的兩個開口均為直徑10mm的圓 孔；溶液儲存箱9的壁厚為2mm，內(nèi)徑為50mm，高度為100mm〇
[0055] 本實(shí)施例的金屬/水反應(yīng)制氫收集方法，其步驟為，
[0056] 步驟一、準(zhǔn)備反應(yīng)溶液
[0057] A、連接金屬/水反應(yīng)制氫實(shí)驗(yàn)裝置，開啟數(shù)據(jù)采集儀17、計(jì)算機(jī)18和顯示器19 ;
[0058] B、從計(jì)量管1上部開口向計(jì)量管1和儲水箱2中注水，使計(jì)量管1和儲水箱2中 水位高度為150mm;向溶液儲存箱9中加入反應(yīng)溶液（本實(shí)施例中的反應(yīng)溶液為水溶液，水 溶液中可根據(jù)需要加入相應(yīng)溶質(zhì)），使溶液儲存箱9中反應(yīng)溶液的液位高度為80_ ;向恒溫 水浴箱14中注入占恒溫水浴箱14 一半體積容量的水，將三口錐形瓶5放入恒溫水浴箱14 中，并使用固定支架4將三口錐形瓶5固定；
[0059] C、打開溫度控制儀11和恒溫水浴箱14的加熱開關(guān)，將溶液儲存箱9中的反應(yīng)溶 液和恒溫水浴箱14中的水均加熱到60°C后保溫；
[0060] 步驟二、制氫反應(yīng)
[0061] a、稱取平均粒徑為100nm的待反應(yīng)鋁粉0.lg，并將鋁粉放置于三口錐形瓶5的底 部，同時將磁力攪拌器15的磁子放入三口錐形瓶5內(nèi)，然后將三口錐形瓶5密封；
[0062] b、在控制箱12上設(shè)定反應(yīng)溶液的加入量，本實(shí)施例中反應(yīng)溶液的加入量設(shè)為 50ml，然后開啟電磁閥7向三口錐形瓶5中開始加入反應(yīng)溶液，反應(yīng)溶液加入量通過控制箱 12控制，三口錐形瓶5內(nèi)開始反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氫氣通過氣體逸出管3進(jìn)入儲水箱2,將儲水 箱2中的水壓至計(jì)量管1中，計(jì)量管1中的水位上升時，作用在計(jì)量管1底部2#壓力變送 器16上的壓力也會增大，通過壓力變化數(shù)值及計(jì)量管1的內(nèi)徑數(shù)值能夠計(jì)算得出產(chǎn)氣量， 產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)以表格的形式存儲在計(jì)算機(jī)18上；
[0063] c、開啟磁力攪拌器15的攪拌功能，當(dāng)反應(yīng)溶液加入量到達(dá)控制箱12上設(shè)定的 50ml時，電磁閥7自動關(guān)閉；根據(jù)水的壓強(qiáng)可知，1mm液位變化對應(yīng)10Pa的壓力變化，電 磁閥7未開啟時，反應(yīng)溶液的液位高度為80mm，此時1#壓力變送器13檢測到的壓力值為 800Pa，結(jié)合溶液儲存箱9的內(nèi)徑為50mm，經(jīng)計(jì)算得知，50ml的反應(yīng)溶液在溶液儲存箱9內(nèi) 對應(yīng)的液位高度為25. 5mm，則50ml的反應(yīng)溶液對應(yīng)的壓力值為255Pa，最終臨界壓力值為： 800-255 = 545Pa，即當(dāng)1#壓力變送器13檢測到壓力值為545Pa時，則代表反應(yīng)溶液加入 量到達(dá)設(shè)定值，控制箱12控制電磁閥7自動關(guān)閉，停止向三口錐形瓶5中加入反應(yīng)溶液。
[0064] 步驟三、計(jì)量產(chǎn)氣量
[0065] I、打開計(jì)算機(jī)18上的數(shù)據(jù)采集軟件，每隔0? 5秒采集一次2#壓力變送器16上的 壓力值并同步儲存，通過2#壓力變送器16測得的壓力變化即可快速得到實(shí)驗(yàn)氣體產(chǎn)量；
[0066] II、開始反應(yīng)后，2#壓力變送器16測得的壓力變化值為AP，計(jì)量管1中水的液位 變化值為Ah，計(jì)量管1的底面積為s，內(nèi)徑為d，則產(chǎn)氣量V根據(jù)下列公式計(jì)算（其中P代 表水的密度，g代表重力加速度）：
[0068]III、計(jì)算機(jī)18根據(jù)上述公式自動計(jì)算出氫氣的實(shí)時產(chǎn)氣量V，并在顯示器19上顯 示；
[0069] 步驟四、氫氣排放
[0070] 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開三口錐形瓶5上的金屬粉末開口，此時計(jì)量管1和儲水箱2的液 面相當(dāng)于同時裸露在大氣中，根據(jù)連通器原理，計(jì)量管1和儲水箱2中的水位高度再次相 同，可繼續(xù)進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)測試，無需重復(fù)注水。
[0071] 目前實(shí)驗(yàn)研宄中多采用排水法對氫氣進(jìn)行收集與計(jì)量，由于氣體產(chǎn)生是一個連續(xù) 的過程，所以現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)過程中一般需要使用攝像機(jī)對產(chǎn)氣量變化過程進(jìn)行實(shí)時拍攝，反應(yīng) 結(jié)束后需調(diào)取視頻文件，人工進(jìn)行產(chǎn)氣量統(tǒng)計(jì)，最后還需將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制成圖表，進(jìn)而得到金 屬與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣體積變化的相關(guān)數(shù)據(jù)。但是該過程首先對攝像機(jī)的像素要求較高，此 外視頻文件會占用計(jì)算機(jī)大量內(nèi)存，并且數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程增加了額外的工作量。本實(shí)施例的 金屬/水反應(yīng)制氫實(shí)驗(yàn)裝置及收集方法，計(jì)量管1底部安裝有2#壓力變送器16,氫氣通過 氣體逸出管3進(jìn)入儲水箱2,并將同等體積的水排至計(jì)量管1，計(jì)量管1水位增加時，會導(dǎo)致 計(jì)量管1底部壓強(qiáng)增大，作用在2#壓力變送器16上的壓力也會增大，2#壓力變送器16會 測出實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)時壓力變化，通過壓力變化數(shù)據(jù)及計(jì)量管1的內(nèi)徑能夠計(jì)算得出產(chǎn)氣 量，產(chǎn)氣量在計(jì)算機(jī)18上自動計(jì)算并以表格的形式存儲在計(jì)算機(jī)18上；本實(shí)施例中，產(chǎn)氣 量的數(shù)據(jù)是通過計(jì)算機(jī)18的自動計(jì)算得出，產(chǎn)氣量測量精確度高、省時省力，克服了人工 計(jì)量產(chǎn)氣量精度低、費(fèi)時費(fèi)力的不足，且2#壓力變送器16上的壓力值為實(shí)時采集，因此反 應(yīng)過程中任意時間段的產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)都可以實(shí)時得到并存儲，最終得到整個反應(yīng)過程中產(chǎn)氣 量隨時間連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，有利于對反應(yīng)過程進(jìn)行深入研宄。
[0072] 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)過程中通常采用排水法集氣，因而每做完一組實(shí)驗(yàn)就需要向量筒中重新 注水，操作較繁瑣。本實(shí)施例的金屬/水反應(yīng)制氫實(shí)驗(yàn)裝置及收集方法，將水通過計(jì)量管1 上部開口注入計(jì)量管1和儲水箱2中，根據(jù)連通器原理可知，此時計(jì)量管1的水位和儲水 箱2-致，可根據(jù)實(shí)際需要確定實(shí)驗(yàn)所需水位高度。實(shí)驗(yàn)過程中，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣會進(jìn)入儲 水箱2,并將同等體積的水排至計(jì)量管1，此時計(jì)量管1的水位高于儲水箱2 ;-組實(shí)驗(yàn)結(jié)束 后，打開三口錐形瓶5上的金屬粉末開口，儲水箱2與大氣相通，儲水箱2的水位回升并與 計(jì)量管1的水位再次一致，可繼續(xù)進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)測試，無需重復(fù)注水。經(jīng)過本發(fā)明的改 進(jìn)，實(shí)驗(yàn)中只需一次注水便能實(shí)現(xiàn)多次測試，避免了目前氫氣產(chǎn)氣量測量實(shí)驗(yàn)中集氣量筒 需反復(fù)注水的繁瑣操作過程。
[0073] 現(xiàn)有的氫氣產(chǎn)氣量測量實(shí)驗(yàn)過程中，大多是先向反應(yīng)溶液中加入待反應(yīng)的金屬粉 末，而后再將反應(yīng)容器密封，這樣做容易導(dǎo)致在密封反應(yīng)容器之前就有氣體逸出。本實(shí)施例 的金屬/水反應(yīng)制氫實(shí)驗(yàn)裝置及收集方法，待反應(yīng)的金屬粉末加入反應(yīng)容器后，密封反應(yīng) 容器，然后開啟電磁閥7加入反應(yīng)溶液，反應(yīng)溶液的加入量由控制箱12控制，其原理是通過 1#壓力變送器13監(jiān)測溶液儲存箱9的液位變化，人工設(shè)置反應(yīng)溶液加入量，當(dāng)1#壓力變送 器13檢測到壓力值等于反應(yīng)溶液加入量剛好達(dá)到設(shè)定值時溶液儲存箱9內(nèi)剩余反應(yīng)溶液 液位所對應(yīng)的臨界壓力，則觸發(fā)電磁閥7關(guān)閉動作，進(jìn)而停止反應(yīng)溶液的添加，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溶 液的定量添加。該過程還一方面避免了同時加入金屬與反應(yīng)溶液時，由于未及時密封反應(yīng) 容器而導(dǎo)致的氣體逸出問題，另一方面能準(zhǔn)確測出從反應(yīng)開始到有氣體產(chǎn)生時的反應(yīng)誘導(dǎo) 期時間，便于對反應(yīng)過程進(jìn)行深入研宄。
[0074] 現(xiàn)有的反應(yīng)過程中待反應(yīng)的金屬和反應(yīng)溶液的量無法做到定量控制且反應(yīng)溫度 不可控，不利于對反應(yīng)進(jìn)行定量研宄及控制反應(yīng)的強(qiáng)度；本實(shí)施例的金屬/水反應(yīng)制氫實(shí) 驗(yàn)裝置及收集