[发明专利]一种铝粉产氢速率的测定装置及方法

说明书

本发明提供了一种铝粉产氢速率的测定装置及方法，该装置包括恒温水浴槽，反应器，分液漏斗，进气阀，排气座，水槽，量筒，力学传感器，传感器支架。其中，反应器中加入搅拌子，反应器瓶口有橡胶塞，反应器和水槽中的排气座由软管相连，水槽上接有溢流口，传感器支架一端连接量筒，另一端连接固定装置。铝粉和溶液在反应器中反应释放气体经导管由量筒收集，量筒中的水被排出，质量减少。通过力学传感器可以实时精确地记录质量与时间的变化关系，将其转换为体积与时间的关系并加以修正，消除了传统排水法因液面差对测试造成的影响，从而精确计算出铝粉的产氢速率。本装置和方法能够获取反应速率变化，且操作简单，试验重复性好，准确性高。

技术领域

本发明涉及一种铝粉产氢速率的测定装置及方法，属于测定铝-液反应产氢速率领域。

背景技术

由于人类活动和工业生产对能源需求的增加和化石能源逐渐枯竭的矛盾，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。氢能作为一种绿色能源，一直备受研究者的关注。目前，常用的制氢技术主要有化石燃料制氢、电解水制氢。然而这些方法存在效率低，能耗高，污染大等缺点。铝是地壳中含量最高的金属元素，具有能量密度高，价格低，储存稳定的优点。铝可以与酸液、碱液、甚至是与水直接反应，产生氢气，是实验室常用的制氢手段之一，也是燃料电池和便携式产氢设备常用的产氢原料。在工业生产中，氢气的体积和流速可以通过流量表，压力表等测量或计算得出。但在实验室中，一般采用排水量气法测量气体体积，并计算产气速率。为了排除液面变化造成瓶内气体压力的变化，常需要人为控制量气管与水准瓶液面保持一致，平衡内外压力变化。这种测试不仅存在过程复杂，采样率低，误差大的问题，也存在重复性较差，不利于实验和测试的对比和分析。

有文献提出为了克服排水法需要维持体系恒压的问题，采用专用容器直接收集气体，得到产气速率。如专利CN104729955A采用气袋和空气采样泵对材料遇水放出的气体进行收集和测定，分别采用1L，3L和5L的气袋，可以计算出不同体积下产生气体的总平均速度。但是该方法难以观察不同时间下的产气速率和速率变化情况。

有文献报道了采用采用间接的排水法测量气体的体积。如专利CN204612777U在排水筒的筒体侧面设置水位指示柱，在指示柱上设置刻度线。通过该方法可以准确的计量小流量的气体累计体积。通过该方法可以定时记录液位高度，可以计算出气体流量和体积。但是没有解决液位高度差造成压力不平衡的矛盾。

外文文献“Hydrogen generation using activated aluminum/water reaction，International Journal of Hydrogen Energy，2018年，第43卷，第33期”在计量铝-液反应时，将产生的氢气封闭玻璃瓶中，气体将瓶中的水经瓶子底部的橡皮管压到烧杯中，根据水重量判定氢气产生的速度。然而该方法需要实时调节管子高度使其保持与液面相平，且需要频繁称重采样，过程较为复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝粉产氢速率的测定装置及方法，本发明装置的特点是结构简单，测试开始后无需人为操作可以连续自动高频率采集参数，测试重复性好，克服了普通排水法需要人为维持恒压的问题，且该装置操作简单，可靠性高。

为了实现上述目的，本发明具体方案如下：

本发明为铝粉产氢速率的测定装置，包括：恒温水浴槽(带搅拌)，反应器，分液漏斗，进气阀，排气座，水槽，量筒，力学传感器，传感器支架。

反应器置于恒温水浴槽中，反应器上装有分液漏斗，反应器内部有搅拌子，瓶口处有橡胶塞加以密封。排气座固定于水槽的底部，开口垂直向上。反应器与排气座由软管相连，软管上安装有进气阀。水槽侧面开有溢流口。量筒倒放于水槽上方，量筒口高度不超过溢流口高度，且量筒不与排气座及水槽壁接触。量筒底部固定在传感器支架上，力学传感器一端连接传感器支架，另一端连接固定装置。

上述恒温水浴槽所带搅拌为磁力搅拌。