氢气品质检测装置及检测方法.pdf
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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010911519.0 (22)申请日 2020.09.02 (71)申请人 天津新氢动力科技有限公司 地址 100192 北京市海淀区黑泉路8号康健 宝盛广场D座4层4003 (72)发明人 朱俊娥赖平化欧阳洵陈海涛 (74)专利代理机构 北京高文律师事务所 11359 代理人 徐江华李宝玉 (51)Int.Cl. G01N 27/407(2006.01) G01N 27/417(2006.01) G01N 27/416(2006.01) H01M 8/04313(201。
2、6.01) (54)发明名称 一种氢气品质检测装置及检测方法 (57)摘要 本发明公开一种氢气品质检测装置及检测 方法, 包括燃料电池、 控制单元、 三向阀和标准氢 气(高纯氢气)、 负载。 其中待测氢气源和标准氢 气与燃料电池之间由三向阀连接。 既可在线实时 监测, 又可以用于抽检; 检测氢气纯度与燃料电 池应用需求直接相关, 排除因氢气纯度原因对燃 料电池性能影响的可能; 燃料电池可以做到很小 1cm*1cm单池, 甚至更小, 检测设备成本可以做到 很低; 检测装置可以根据需要做成固定式或便携 式, 灵活方便; 连上待检氢气管路, 可以一键启 动, 操作简单方便; 用指示灯作为判断方法, 。
3、简单 方便。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 111896602 A 2020.11.06 CN 111896602 A 1.一种氢气品质检测装置, 包括燃料电池、 控制单元、 三向阀和标准氢气(高纯氢气)、 负载,其中待测氢气源和标准氢气与燃料电池之间由三向阀连接。 2.根据权利要求1所述的一种氢气品质检测装置, 其特征在于: 所述燃料电池,可以是 单池或多片的, 有效活性面积最小可以是1cm2或更小, 燃料电池发生电化学反应需要散热, 可以是风冷方式或水冷方式。 3.根据权利要求1所述的一种氢气品质检测装置, 其特征在于: 所述三向阀,该三向阀 为防爆式的, 可以是手动阀, 也。
4、可以是电控阀或磁控阀, 对待测氢气检测之前, 在设定条件 下先用标准氢气测试, 控制单元对标准氢气测试数据进行记录并记忆, 手动或自动设置为 参比数据, 然后自动或手动调节三向阀, 关闭标准氢气, 开启待测氢气源, 在同样设置条件 下进行测试, 当同样电流下, 燃料电池电压低于某一值时, 说明氢气质量不能满足要求(杂 质硫化物或CO等含量大于某一值), 三向阀自动或手动调至标准氢气一侧, 对燃料电池进行 恢复测试, 并再次标定, 当检测完毕, 由控制单元关闭燃料电池, 并关闭三项阀, 拆掉氢气管 路。 4.根据权利要求1所述的一种氢气品质检测装置, 其特征在于: 所述标准氢气(高纯氢 气), 。
5、作为便携式装置可以是金属储氢释放氢气, 作为固定式检测装置, 可以配置标准氢气 瓶或金属储氢释放氢气。 5.根据权利要求1所述的一种氢气品质检测装置, 其特征在于: 所述控制单元, 该控制 单元具有数据采集模块、 数据存储和记忆功能、 同时根据数据对比分析做出判断并执行指 令、 对三向阀和负载和指示灯进行控制。 6.根据权利要求1所述的一种氢气品质检测装置, 其特征在于: 所述负载, 装置中负载 用于消耗燃料电池产生电, 该负载可以用电阻或指示灯, 当负载为某一指示灯时, 可以通过 不同功率用不同颜色显示, 比如正常功率范围为某一指示颜色A, 非正常功率范围为某一指 示颜色B, 在正常功率和非。
6、正常功率之间的一个临界范围内为某一指示颜色C。 7.根据权利要求1所述的一种氢气品质检测方法, 其特征在于: 通入待测气体测试, (1) 如指示灯为A色, 说明氢气质量正常, 按计划正常进行; (2)如指示灯为B色, 说明氢气质量可能有问题, 立即切换至高纯氢气进行恢复标定, 如 高纯氢气测试正常, 再次切换至待检氢气, 否则停机排查; (3)如指示灯为C色, 说明氢气质量介于是否正常, 存在不确定性, 先测试观察一段时 间, 如指示灯继续为B色或C色, 则切换至高纯氢气进行恢复标定, 按照上述2中逻辑进行, 如 指示灯转变为A色, 则按照计划进行。 权利要求书 1/1 页 2 CN 1118。
7、96602 A 2 一种氢气品质检测装置及检测方法 技术领域 0001 本发明属于氢气品质检测, 特别适用于燃料电池用氢气监测领域, 具体为一种氢 气品质检测装置。 背景技术 0002 目前氢气纯度检测技术大多采用气相色谱仪进行分析或者采用红外分析仪分析 氢气中某种杂质的组分, 这种方式的检测方式设备往往价格昂贵, 分析较为繁琐, 需要杂质 气体标气等, 存在较大的不方便性。 在燃料电池的广泛推广应用中存在一定的局限性, 专利 CN201280063909.0采用两个电堆同时测试的方式, 一个电堆通待测氢气, 另一个电堆通标 准氢气做参比测试, 需要同时配置标准氢气和标准空气做对照, 该方式可。
8、以用于燃料电池 用氢气质量检测, 但是设置上比较繁琐, 在实际实用中不太现实, 且两台燃料电池本身允许 存在一定的差异, 一个做另一个参照可能会因为两者之间的差异而导致性能差别较大, 因 误差而导致判断失误。 0003 本发明设计一种氢气质量检测装置, 用于在线或离线式检测氢气品质, 解决常规 气相色谱仪等常规分析气体成分的这种采样监测方法带来的操作方式繁琐、 检测设备昂贵 的问题, 能够实时监测氢气质量或根据需要离线式检测, 避免用于燃料电池发电的氢气因 不满足其要求, 而影响电堆性能和长期寿命。 通过设计一个燃料电池可以切换自如通标准 氢气和待测氢气, 来检测氢气品质, 避免了专利CN20。
9、1280063909.0中两个燃料电池设备通 不同氢气带来的较大误差和可能带来的错误判断。 0004 针对相关技术中的问题, 目前尚未提出有效的解决方案, 为此, 我们提出一种氢气 品质检测装置。 发明内容 0005 技术方案 0006 为实现上述目的, 本发明提供如下技术方案: 一种氢气品质检测装置, 包括燃料电 池、 控制单元、 三向阀和标准氢气(高纯氢气)、 负载,其中待测氢气源和标准氢气与燃料电 池之间由三向阀连接。 0007 进一步改进的, 所述燃料电池,可以是单池或多片的, 有效活性面积最小可以是 1cm2或更小, 燃料电池发生电化学反应需要散热, 可以是风冷方式或水冷方式。 00。
10、08 进一步改进的, 所述三向阀,该三向阀为防爆式的, 可以是手动阀, 也可以是电控 阀或次控阀, 对待测氢气检测之前, 在设定条件下先用标准氢气测试, 控制单元对标准氢气 测试数据进行记录并记忆, 手动或自动设置为参比数据, 然后自动或手动调节三向阀, 关闭 标准氢气, 开启待测氢气源, 在同样设置条件下进行测试, 当同样电流下, 燃料电池电压低 于某一值时, 说明氢气质量不能满足要求(杂质硫化物或CO等含量大于某一值), 三向阀自 动或手动调至标准氢气一侧, 对燃料电池进行恢复测试, 并再次标定, 当检测完毕, 由控制 单元关闭燃料电池, 并关闭三项阀, 拆掉氢气管路。 说明书 1/4 页。
11、 3 CN 111896602 A 3 0009 进一步改进的, 所述标准氢气(高纯氢气), 作为便携式装置可以是金属储氢释放 氢气, 作为固定式检测装置, 可以配置标准氢气瓶或金属储氢释放氢气。 0010 进一步改进的, 所述控制单元, 该控制单元具有数据采集模块、 数据存储和记忆功 能、 同时根据数据对比分析做出判断并执行指令、 对三向阀和负载或指示灯进行控制。 0011 进一步改进的, 所述负载, 装置中负载用于消耗燃料电池产生电, 该负载可以用电 阻或指示灯, 当负载为某一指示灯时, 可以通过不同功率用不同颜色显示, 比如正常功率范 围为某一指示颜色A, 非正常功率范围为某一指示颜色B。
12、, 在正常功率和非正常功率之间的 一个临界范围内为某一指示颜色C。 0012 一种氢气品质检测方法, 通入待测气体测试, 1.如指示灯为A色, 说明氢气质量正 常, 按计划正常进行; 0013 2.如指示灯为B色, 说明氢气质量可能有问题, 立即切换至高纯氢气进行恢复标 定, 如高纯氢气测试正常, 再次切换至待检氢气, 否则停机排查; 0014 3.如指示灯为C色, 说明氢气质量介于是否正常, 存在不确定性, 先测试观察一段 时间, 如指示灯继续为B色或C色, 则切换至高纯氢气进行恢复标定, 按照上述2中逻辑进行, 如指示灯转变为A色, 则按照计划计息进行。 0015 (三)有益效果 0016。
13、 与现有技术相比, 本发明提供了新光解净化排烟罩, 具备以下有益效果: 既可在线 实时监测, 又可以用于抽检; 检测氢气纯度与燃料电池应用需求直接相关, 排除因氢气纯度 原因对燃料电池性能影响的可能; 燃料电池可以做到很小1cm*1cm单池, 甚至更小, 检测设 备成本可以做到很低; 检测装置可以根据需要做成固定式或便携式, 灵活方便; 连上待检氢 气管路, 可以一键启动, 操作简单方便; 用指示灯作为判断方法, 简单方便。 附图说明 0017 图1: 氢气纯度检测装置示意图(三向阀为手动控制); 0018 图2: 氢气质量检测装置示意图(三向阀为自动控制阀); 0019 图3: 控制单元功能。
14、架构简图; 0020 图4:控制逻辑图。 具体实施方式 0021 下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例, 都属于本发明保护的范围。 0022 本实用新形提供一种技术方案: 一种氢气品质检测装置, 包括燃料电池、 控制单 元、 三向阀和标准氢气(高纯氢气)、 负载,其中待测氢气源和标准氢气与燃料电池之间由三 向阀连接。 0023 优选的, 所述燃料电池,可以是单池或多片的, 有效活。
15、性面积最小可以是1cm2或更 小, 燃料电池发生电化学反应需要散热, 可以是风冷方式或水冷方式。 0024 优选的, 所述三向阀,该三向阀为防爆式的, 可以是手动阀, 也可以是电控阀或次 说明书 2/4 页 4 CN 111896602 A 4 控阀, 对待测氢气检测之前, 在设定条件下先用标准氢气测试, 控制单元对标准氢气测试数 据进行记录并记忆, 手动或自动设置为参比数据, 然后自动或手动调节三向阀, 关闭标准氢 气, 开启待测氢气源, 在同样设置条件下进行测试, 当同样电流下, 燃料电池电压低于某一 值时, 说明氢气质量不能满足要求(杂质硫化物或CO等含量大于某一值), 三向阀自动或手 。
16、动调至标准氢气一侧, 对燃料电池进行恢复测试, 并再次标定, 当检测完毕, 由控制单元关 闭燃料电池, 并关闭三项阀, 拆掉氢气管路。 0025 优选的, 所述标准氢气(高纯氢气), 作为便携式装置可以是金属储氢释放氢气, 作 为固定式检测装置, 可以配置标准氢气瓶或金属储氢释放氢气。 0026 优选的, 所述控制单元, 该控制单元具有数据采集模块、 数据存储和记忆功能、 同 时根据数据对比分析做出判断并执行指令、 对三向阀和负载或指示灯进行控制。 0027 优选的, 所述负载, 装置中负载用于消耗燃料电池产生电, 该负载可以用电阻或指 示灯, 当负载为某一指示灯时, 可以通过不同功率用不同颜。
17、色显示, 比如正常功率范围为某 一指示颜色A, 非正常功率范围为某一指示颜色B, 在正常功率和非正常功率之间的一个临 界范围内为某一指示颜色C。 0028 一种在氢气品质检测方法, 通入待测气体测试, 1.如指示灯为A色, 说明氢气质量 正常, 按计划正常进行; 0029 2.如指示灯为B色, 说明氢气质量可能有问题, 立即切换至高纯氢气进行恢复标 定, 如高纯氢气测试正常, 再次切换至待检氢气, 否则停机排查; 0030 3.如指示灯为C色, 说明氢气质量介于是否正常, 存在不确定性, 先测试观察一段 时间, 如指示灯继续为B色或C色, 则切换至高纯氢气进行恢复标定, 按照上述2中逻辑进行,。
18、 如指示灯转变为A色, 则按照计划计息进行。 0031 实施例1说明: 该氢气检测装置采用三向电磁阀, 按照正常流程, 当检测一种氢气 品质时, 连接好气源管路, 一键启动装置, 三向阀开通标准氢气进行标定测试, 稳定测试5分 钟或以上时间, 控制单元记录并记忆数据, 指示灯显示A颜色, 三向阀自动切换至待测氢气 一端, 控制单元对测试数据进行处理并判断, 若氢气质量正常, 指示灯显示A颜色; 若氢气质 量异常, 指示灯显示B颜色, 三向阀自动转向标准氢气端对燃料电池进行恢复并标定; 若指 示灯持续一定时间为C颜色, 则指示灯在持续一定时间后三向阀自动转向标准氢气端对燃 料电池进行恢复并标定。。
19、 0032 实施例2说明: 该氢气检测装置采用三向电磁阀, 按照正常流程, 当检测一种氢气 品质时, 连接好气源管路, 一键启动装置, 手动启动三向阀通向标准氢气进行标定测试, 稳 定测试5分钟或以上时间, 控制单元记录并记忆数据, 指示灯显示A颜色, 手动切换三向阀至 待测氢气一端, 控制单元对测试数据进行处理并判断, 若氢气质量正常, 指示灯显示A颜色; 若氢气质量异常, 指示灯显示B颜色, 手动切换三向阀至标准氢气端对燃料电池进行恢复并 标定; 若指示灯持续一定时间为C颜色, 则指示灯在持续一定时间后手动切换三向阀至标准 氢气端对燃料电池进行恢复并标定。 0033 实施例3说明: 该氢气。
20、检测装置采用三向电磁阀, 按照正常流程, 当检测一种氢气 品质时, 连接好气源管路, 一键启动装置, 三向阀开通标准氢气进行标定测试, 稳定测试5分 钟或以上时间, 控制单元记录并记忆数据, 显示屏显示电压数据正常, 三向阀自动切换至待 测氢气一端, 控制单元对测试数据进行处理并判断, 若氢气质量正常, 显示屏显示电压正 说明书 3/4 页 5 CN 111896602 A 5 常; 若氢气质量异常, 显示屏显示电压过低, 三向阀自动转向标准氢气端对燃料电池进行恢 复并标定; 若电压支持处于一个临界值, 则指示灯在持续一定时间后三向阀自动转向标准 氢气端对燃料电池进行恢复并标定。 0034 该。
21、文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电性连接, 并且主控器可为 计算机等起到控制的常规已知设备。 0035 需要说明的是, 在本文中, 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来, 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。 而且, 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含, 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些要 素, 而且还包括没有明确列出的其他要素, 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设备 所固有的要素。 0036 在本发明的描述中, 需要。
22、说明的是, 术语 “上” 、“下” 、“内” 、“外”“前端” 、“后端” 、 “两端” 、“一端” 、“另一端” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系, 仅 是为了便于描述本发明和简化描述, 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、 以特定的方位构造和操作, 因此不能理解为对本发明的限制。 0037 尽管已经示出和描述了本发明的实施例, 对于本领域的普通技术人员而言, 可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换 和变型, 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 说明书 4/4 页 6 CN 111896602 A 6 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 7 CN 111896602 A 7 图4 说明书附图 2/2 页 8 CN 111896602 A 8 。
- 内容关键字: 氢气 品质 检测 装置 方法
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