[发明专利]IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置及测试方法

说明书

本发明提供一种IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置及测试方法，包括：密闭结合有试样的夹具、与试样一侧相连通的供气系统以及与试样另一侧相连通的检测系统，其中：所述供气系统包括与氢气瓶组相连通的供气管路，供气管路通过增压泵连接至进气管路，进气管路与所述试样的一侧表面密接连通；所述检测系统包括与所述试样的另一侧表面密接连通的出气管路，出气管路连接至一号质谱仪。本发明所提出的测试装置和测试方法，可以系统、准确地对不同类型内胆材料的氢渗透率进行测试。与传统测试方法相比，不仅能够实现恒定试验压力下的测试，还能够实现循环压力下的测试，且测压测温范围更宽泛，功能齐全、设备集成度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种复合气瓶塑料内胆材料高压氢渗透试验装置方法，属于氢能储运装备技术领域。

背景技术

IV型气瓶由于高容重比，高储氢密度的优势，目前已经成为氢燃料电池汽车上主要的储氢装备。IV型气瓶的内层通常采用HDPE、PA6等塑料材料通过热成型构成封闭内胆，其优势在于重量轻，易成型，耐腐蚀，缺点在于微观结构的致密度不如钢铝，在高压氢环境下长期运行会使氢分子通过内胆壁面渗漏，在外部密闭空间形成氢聚集，达到一定量级后可能会有爆炸风险。

对于IV型气瓶来说，通过选择优质的内胆材料来控制氢渗透率是气瓶安全使用的关键技术之一。不同内胆材料的氢渗透率差别较大，因此在选材时，应对内胆材料进行氢渗透率进行测定。内胆材料主要经历的氢渗透环境为运行工况充氢和用氢的循环压力渗透过程和非运行工况的恒定压力渗透过程，因此应该根据实际情况选择符合标准要求的材料作为气瓶内胆。

目前，我国对于IV型气瓶塑料内胆材料在高压氢气环境下的性能的研究仍处于探索阶段，尤其是在循环压力下的渗透测试方法尚未成熟。通过试验方法的研究和改进，测定不同类型内胆材料的氢渗透率，从而能够积累不同类型内胆材料试验数据，形成成熟的内胆渗透性能评价方法和合格指标，优选合适的材料作为IV型气瓶的内胆，具有极为重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服当前现有技术中的不足，提出一种IV型气瓶内胆材料高压氢渗透率测试装置及测试方法，有助于对IV型气瓶塑料内胆材料在高压氢气环境下的性能进行研究。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置，其特征在于，包括：密闭结合有试样的夹具、与试样一侧相连通的供气系统以及与试样另一侧相连通的检测系统，其中：

所述供气系统包括与氢气瓶组相连通的供气管路，供气管路通过增压泵连接至进气管路，进气管路与所述试样的一侧表面密接连通；

所述检测系统包括与所述试样的另一侧表面密接连通的出气管路，出气管路连接至一号质谱仪。

所述的IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置，其中：在夹具的外围设有将夹具气密包围的隔离罩，隔离罩上开口并连通有旁通管路，所述旁通管路连接至二号质谱仪。

所述的IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置，其中：还包括氮气瓶组，所述供气管路与所述氢气瓶组以及氮气瓶组切换连通，所述旁通管路还通过吹扫单向阀连通至吹扫氮气源，所述吹扫氮气源能够通过吹扫单向阀向隔离罩中送入吹扫氮气。

所述的IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置，其中：在进气管路上设有放空阀。

所述的IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置，其中：在供气管路的增压泵下游依次设有缓冲罐以及供气控制阀，所述供气控制阀位于所述放空阀的上游位置。

所述的IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置，其中：在夹具上部与夹具下部分别能够固定有电加热棒，所述电加热棒连接至加热电源；在夹具上部和\或夹具下部的内部设有冷却流道，所述冷却流道连通至冷却工质循环管路。

所述的IV型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置，其中：在夹具上部和/或夹具下部固定有热电偶。