储氢特性测定仪室外供氢装置的改进设计

　　一、概述

　　储氢性能测定仪用于测量储氢合金的储氢容量、氢化脱氢反应的动力学和热力学性能。学校实验室有三台适用于不同压力范围的储氢特性测定仪，这类大型仪器工作过程中需要长时间使用高压(4~16MPa)的氢气作为气—固反应的反应剂，反应过程还需要加热，但是所有储氢特性测定仪的设备原件均没有配备远程供氢系统，为了保证教学科研活动安全进行，经过分析研究，对供氢系统进行改进设计，将氢气瓶储存在室外，由氢气储气柜和一系列的管道和连接阀引入室内，实现了室外安全供氢。

　　二、改进措施

　　1.材料的选择

　　室外输氢管的材料要求具有良好的朔性和韧性，以满足加工工艺性能的要求;并且还要具有良好的耐腐蚀性，因此选用奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢的屈服强度一般在 200MPa，远大于常用氢气瓶的最大压力13.5MPa，能够满足输氢的力学性能要求。通常氢在高温高压条件下常见的损伤形式是氢脆和氢蚀，压力在一定温度条件下对氢腐蚀速率有很大影响。输氢管的工作介质为高纯度、高压力氢气，因此所选管材必须碳含量较低，以减少碳从晶格的析出，优质不锈钢耐晶界腐蚀性能高于 304 和316 等普通不锈钢。314L、316L 具有更优秀的耐应力和晶界腐蚀性能，较适合用作输氢管。

　　供气系统包含钢瓶间，高压钢瓶，输氢管，管道连接，阀门接头等。国外管子及配件均是标准配置，能很好地保证管路的气密性，但整套装置的报价昂贵，为了降低成本，经过大量的调查，定制了加长的国产不锈钢管，所有的配件均自主设计、加工。

　　2.室外供氢气路设计

　　氢气瓶放置在室外氢气储气柜中，经316L不锈钢管道引入室内，室内气路首先经过总的开关阀，再经过减压阀调节压力。对于压力在气瓶瓶压范围的储氢特性测定仪，气路直接连接测试仪主机;对于使用压力高于气瓶瓶压的设备，氢气还要经过氢气增压箱，再连接测试仪的供气口。

　　(1)氢气储气柜为专门设计的氢气瓶存放间，具有良好的通风设计，良好的接地性能，钢板外板面喷涂汽车漆，因而还有良好的耐蚀性。

　　(2)管路为外径 4mm、内径 1mm 的 316L 抛光管，中间所有管连接均用自动焊接。

　　(3)调压阀为铜芯高压调压阀，输出压力 0~16MPa。停止工作时，应将减压阀中余气放净，然后拧松调节螺杆以免弹性元件长久受压变形。

　　(4)当测试设备使用压力高于瓶压时，需要进行氢气增压，采用的增压设备是密封的油浴储氢合金罐，储氢合金吸附来自氢气瓶的氢气，合金氢化物在油浴加热下脱附氢气，氢气压力与储氢合金的类型和加热温度有关。供氢的压力最高14MPa。