一種測定氫氧催化反應轉化率的測試裝置的製作方法

2023-09-18 18:10:50 4

本實用新型涉及轉化率測試的技術領域，具體而言，涉及一種測定氫氧催化反應轉化率的測試裝置。

背景技術：

氫氧催化反應是指氫氣和氧氣在催化劑的作用下複合生成水。在評價氫氧催化反應的眾多性能參數中，轉化率是較為重要的一個測試性能。現有技術對轉化率的測試裝置結構較為複雜，且決定了對轉化率的測試較為複雜。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型實施例的目的在於提供一種結構簡單、使得轉化率測試較為簡單的測定氫氧催化反應轉化率的測試裝置。

一種測定氫氧催化反應轉化率的測試裝置，與用於發生氫氧催化反應的反應裝置連通以測定所述氫氧催化反應轉化的轉化率，包括氧氣流量測試裝置、氫氣流量測試裝置、混合氣體流量測試裝置和乾燥裝置，所述氧氣流量測試裝置、氫氣流量測試裝置連通於所述反應裝置的一端，所述乾燥連通於所述反應裝置的另一端並與所述混合氣體流量測試裝置連通。

進一步地，所述氧氣流量測試裝置為流量計。

進一步地，所述氫氣流量測試裝置為流量計。

進一步地，所述混合氣體流量測試裝置為流量計。

進一步地，所述乾燥裝置為乾燥瓶。

進一步地，所述乾燥瓶為內置有矽膠乾燥劑的乾燥瓶。

進一步地，還包括用於儲存氫氣的氫氣儲氣裝置和用於儲存氧氣的氧氣儲氣裝置。

進一步地，還包括連通所述反應裝置和氫氣流量測試裝置的閥門。

進一步地，還包括連通所述反應裝置和氧氣流量測試裝置的閥門。

進一步地，還包括連通所述反應裝置和乾燥裝置的閥門。

本實用新型的測試裝置，通過氧氣流量測試裝置、氫氣流量測試裝置分別測定通入反應裝置的氧氣流量和氫氣流量，通過混合氣體流量測試裝置來測定由未反應的氫氣和氧氣所組成的混合氣體的流量，再根據這三個流量參數得出轉化率，由此使得測定較為簡單，且該測試裝置的結構也較為簡單。

為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了本實用新型實施例所提供的測試裝置的結構圖。

主要元件符號說明：

100 測試裝置

20 氧氣流量測試裝置

30 氫氣流量測試裝置

40 混合氣體流量測試裝置

50 乾燥裝置

60 閥門

70 氧氣儲氣裝置。

80 氫氣儲氣裝置

200 反應裝置。

具體實施方式

為了便於理解本實用新型，下面將參照相關附圖對測試裝置進行更全面的描述。附圖中給出了測試裝置的首選實施例。但是，測試裝置可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對測試裝置的公開內容更加透徹全面。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多 個實施例或示例中以合適的方式結合。

在本實用新型的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

如圖1所示，為本實用新型實施例所提供的測試裝置100的結構圖。本實施例的測試裝置100，與用於發生氫氧催化反應的反應裝置200連通以測定所述氫氧催化反應轉化的轉化率，其包括氧氣流量測試裝置20、氫氣流量測試裝置30、混合氣體流量測試裝置40和乾燥裝置50，所述氧氣流量測試裝置20、氫氣流量測試裝置30連通於所述反應裝置200的一端，所述乾燥連通於所述反應裝置200的另一端並與所述混合氣體流量測試裝置40連通。

上述實施例的測試裝置100通過氧氣流量測試裝置20、氫氣流量測試裝置30分別測定通入反應裝置200的氧氣流量和氫氣流量，通過混合氣體流量測試裝置40來測定由未反應的氫氣和氧氣所組成的混合氣體的流量，再根據這三個流量參數得出轉化率，由此使得測定較為簡單，且該測試裝置100的結構也較為簡單。

上述氧氣流量測試裝置20可採用公知的可測定氣體流量的裝置。本例中可為流量計。流量計指指示被測流量和(或)在選定的時間間隔內流體總量(即流量)的儀表，單位為m3/h。流量計的種類可採用力學原理的流量計，例如利用伯努利定理的差壓式、轉子式，利用動量定理的衝量式、可動管式，利用牛頓第二定律的直接質量式，利用流體動量原理的靶式，利用角動量定理的渦輪式，利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式，利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等；或者採用電學原理的流量計，例如電磁式、差動電容式、電感式、應變電阻式等；又或者採用聲 學原理的流量計，例如超聲波式、聲學式(衝擊波式)等；還或者採用熱學原理，例如熱量式、直接量熱式、間接量熱式等；或者地採用光學原理的流量計，例如雷射式、光電式等；還或者地採用原子物理原理的流量計，例如核磁共振式、核輻射式等；又或者地採用以示蹤原理、核磁共振原理為代表的標記原理的流量計等。基於使用方便之目的，流量計可採用SBL靶式流量計、PD流量計(即容積式流量計)、差壓式流量計、浮子流量計等。

當然氧氣流量測試裝置20不限於上述公知的流量計，還可採用現有技術中的一些流量測定裝置。可參照中國專利CN 103748439A，具體為，該流量測定裝置氣體流量檢測電路，其通過檢測在配置於氣體流路中的一個或多個電阻器中流動的電流或者與該電流相應地產生的電壓，輸出與在所述氣體流路中流動的氣體流量相應的氣體

流量檢測信號；和用於檢測所述氣體流路中的氣體溫度的氣體溫度檢測元件或者設置在集成電路內部的用於檢測基板溫度的基板溫度檢測元件，所述氣體流量測定裝置根據從所述氣體溫度檢測元件或者所述基板溫度檢測元件得到的溫度檢測信號，進行所述氣體流量檢測信號的特性修正，所述氣體流量測定裝置具備信號轉換單元，所述信號轉換單元對從所述氣體流量檢測信號的目標特性偏離一定量以上的特性畸變進行修正。又或者參考中國專利CN 104215282A所述的一種氣體流量測定裝置，具體為，包括活塞缸容器容納有待測氣體，所述活塞缸容器的內腔通過活塞分成第一腔和第二腔，其中所述第一腔容納有液體介質的計量容器，所述計量容器與所述活塞缸容器的第二腔形成液體連通，檢測機構，其用於檢測所述計量容器內的響應於所述待測氣體逸出到所述活塞缸容器之外而產生的液位變化，並根據所述液位變化來計算所述待測氣體的流量。

氫氣流量測試裝置30和混合氣體流量測試裝置40的實現形式可相同於氧氣流量測試裝置20，可為流量計，至於其它形式在此不再贅述。

前述乾燥裝置50指用於乾燥以經氫氣和氧氣反應所產生的水蒸氣以除去的裝置。乾燥裝置50的實現形式有很多。可列舉出其中一種內置有乾燥劑的乾燥裝置50，其主要通過乾燥劑對水分的吸收來達到乾燥之目的，例如乾燥瓶、乾燥管等。此處，乾燥劑是指能除去潮溼物質中水分的物質通過與水結合生成水合物進行乾燥的物質。

乾燥劑可採用通過物理吸附實現乾燥的乾燥劑，有矽膠乾燥劑、分子篩乾燥劑、纖維乾燥劑等，優選為矽膠乾燥劑。此處矽膠乾燥劑主要成分是二氧化矽，其化學分子式為mSiO2.nH2O(其含量搞到99.6％，還含有少量的氧化鈉、三氧化二鐵、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁等)，通常是用矽酸鈉和硫酸反應，並經老化、酸泡等一系列後處理過程而製得。矽膠屬非晶態物質，其形狀透明不規則球體。矽膠乾燥劑的內部為極細的毛孔網狀結構，這些毛細孔能夠吸收水分，並通過其物理吸引力將水份保留住。其最適合的吸溼環境為室溫(20～32℃)、高溫(60～90℃)，它能使環境的相對溼度降低至40％。此處分子篩乾燥劑是一種人工合成且對水分子有較強吸附性的乾燥劑產品，結晶型鋁矽酸鹽化合物，其晶體結構中有規整而均勻的孔道，孔徑為分子大小的數量級，它只允許直徑比孔徑小的分子進入，因此能將混合物中的分子按大小加以篩分。其孔徑大小可通過加工工藝的不同來控制，在230℃以上的高溫情況下，仍能很好的容納水分子。此處纖維乾燥劑是由純天然植物纖維經特殊工藝精緻而成。其中尤其是覆膜纖維乾燥劑片，方便實用，不佔用空間。其吸溼能力達到100％的自身重量。乾燥劑還可採用化學反應型，即通過與水反應生成結晶水化合物的，有以濃硫酸、五氧化二磷為代表的酸性乾燥劑，以無水氯化鈣為代表的中性乾燥劑，以鹼石灰(CaO與NaOH、KOH的混合物)、生石灰(CaO)、NaOH固體為代表的鹼性乾燥劑。

還可列舉出乾燥裝置50的另一種形式，即採用能實現冷凝以經水分除去達到乾燥目的的裝置，簡稱為冷凝部件。冷凝部件可為內置有冷凝工質 (例如液態水)的冷凝管，例如直形冷凝管、球形冷凝管、蛇形冷凝管、空氣冷凝管及刺形分餾柱。

本例中，還可包括用於儲存氫氣的氫氣儲氣裝置80和用於儲存氧氣的氧氣儲氣裝置70，以提供氫氣源和氧氣源。氫氣儲氣裝置80和氧氣儲氣裝置70的實現形式可均採用儲氣瓶，例如高壓氣瓶。這裡，高壓氣瓶指工作壓力不低於8MPa的氣瓶。

本例中，還包括閥門60。閥門60可有三個，一閥門60連通所述反應裝置200和氫氣流量測試裝置30，一閥門60連通所述反應裝置200和氧氣流量測試裝置20，剩餘一閥門60連通所述反應裝置200和乾燥裝置50。閥門60的實現形式有很多，可列舉出電動閥、減壓閥或電磁閥等。為了提高開關動作的精確性，可選擇電磁閥。電磁閥可列舉出直動式電磁閥、分步直動式電磁閥、先導式電磁閥的實例。直動式電磁閥的原理為：通電時，電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門60打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門60關閉。分步直動式電磁閥的原理：當入口與出口沒有壓差時，通電後，電磁力直接把先導小閥和主閥關閉件依次向上提起，閥門60打開。當入口與出口達到啟動壓差時，通電後，電磁力先導小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閥利用彈簧力或介質壓力推動關閉件，向下移動，使閥門60關閉。先導式電磁閥的原理為通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關閉件向上移動，閥門60打開；斷電時，彈簧力把先導孔關閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關閉件向下移動，關閉閥門60。

可以理解的是，用於實現前文所述結構之間連通的為管路。管路的布局可根據實際需要做設置。既可採用金屬管道，例如SS-316L等，金屬管道最好為無縫管道，以防止漏氣；當然又可採用塑膠材質的，例如PP、PE、 PVC等熱塑性塑料；除此，還可為玻璃管道，玻璃可為無機非金屬玻璃，這種管道只適合於實驗室小規模，或者為有機樹脂玻璃等。

值得說明的是，前述閥門60也可直接安裝於管路上，當然也可安裝於反應裝置200的用於分別進氧氣和氫氣的部件上、反應裝置200用於排出氧氣和氫氣混合氣體的部件上。

為了對從反應裝置200排出的未反應的混合氣體進行收集，以循環利用，可設置氫氣回收裝置和氧氣回收裝置。氫氣回收裝置和氧氣回收裝置的實現形式可採用現有技術的，可參照中國專利CN105157345A，具體為，包括殼體，所述殼體中形成有腔體，所述腔體外部覆蓋有保溫層；氣體輸入管，所述氣體輸入管的第一埠與所述腔體連通，用於使工業氣體由所述氣體輸入管的第一埠進入所述腔體中；制冷機，與所述殼體連接，所述制冷機的冷頭設置在所述腔體內，用於對所述工業氣體進行冷卻液化；液體輸出管，所述液體輸出管的第一埠與所述腔體的底部連通，用於使液化後的所述工業氣體由所述液體輸出管的第一埠流出。當然，從反應裝置200排出的未反應的混合氣體也可直接排到大氣中，或者燃燒掉，在不設置氣體回收裝置的情況下。

下面介紹一下本實用新型的測試裝置100的測試過程。

首先，打開連通於反應裝置200和氫氣流量計的閥門60，連通反應裝置200和氧氣流量計的閥門60，氫氣和氧氣通過分別氫氣流量計和氧氣流量計進入反應裝置200，記錄下氫氣流量計和氧氣流量計的示數L1、L2。在反應裝置200中完成催化複合反應後，產生的部分水蒸氣和未反應的氫氣氧氣所組成的混合氣體由反應裝置200排出，經過乾燥瓶，除去絕大部分的水蒸氣，再經過混合氣體流量計，記錄下混合氣體流量計的示數L3。可計算得到氫氧複合反應的轉化率，計算式如下：

轉化率η＝〔(L1+L2－L3)/(L1+L2)〕×100％。

儘管以上較多使用了表示結構的術語，例如「氧氣流量測試裝置」、「氧 氣流量測試裝置」、「混合氣體流量測試裝置」等，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。