高真空多層絕熱因其超好的絕熱性能而廣泛的應(yīng)用于低溫儲(chǔ)罐,但其夾層真空度會(huì)隨著材料的放氣而逐漸降低,放氣的主要成分是氫氣。本文設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究了國(guó)產(chǎn)銀分子篩(NewGetter)和復(fù)合金屬氧化物吸氫劑(PdOAgO)的吸附等溫線。根據(jù)BDDT理論,兩種等溫線均屬于第Ⅰ類(lèi)吸附等溫線,符合Langmuir吸附模型,NewGetter飽和吸附量是21.63m L/g,占PdOAgO的12.12%。平衡壓力處于相同范圍內(nèi)時(shí),兩種吸氫劑的平均吸附速率和最大吸附速率均隨平衡壓力的升高而減小;PdOAgO的平均吸附速率比NewGetter大兩個(gè)數(shù)量級(jí),最大吸附速率比NewGetter大一個(gè)數(shù)量級(jí)。本文可以為兩種吸氫劑的推廣使用提供理論依據(jù)。
【部分圖文】：

分子篩內(nèi)含有活性銀離子，它可以催化氫與任何形式的氧反應(yīng)生成水，生成的水又可以部分被自身吸附，從而維持良好的真空度。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商對(duì)銀分子篩進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化，進(jìn)一步降低了成本。在真空條件下，對(duì)比研究了國(guó)產(chǎn)銀分子篩(NewGetter)和復(fù)合金屬氧化物吸氫劑(PdO＆AgO:質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%的PdO和15%的AgO)的吸氫特性，并進(jìn)行了理論分析。水蒸氣是吸氫劑吸附H2過(guò)程中不可避免的產(chǎn)物，它和漏入夾層中的空氣一起被位于夾層中的低溫吸附劑5A分子篩吸附，從而延長(zhǎng)夾層真空壽命。1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1，主要部件及說(shuō)明見(jiàn)表1。表1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)說(shuō)明Tab.1Propertiesoftheexperimentalsetup編號(hào)項(xiàng)目說(shuō)明①真空機(jī)組由分子泵和旋片泵復(fù)合而成②真空計(jì)復(fù)合真空計(jì)ZDF-5227③熱電偶OmegaT型④采集儀Keithley2700⑤實(shí)驗(yàn)容器容積吸附容器，緩沖管道、緩沖罐和實(shí)驗(yàn)罐殘余容積分別是0.12，1.28，48.63和56.44L⑥吸附容器由鋼管和90°彎頭的KF法蘭構(gòu)成，用于盛放吸氫劑⑦高純氣體氫氣和氦氣⑧多層絕熱材料鍍鋁薄膜和植物纖維紙1∶1復(fù)合，共40層圖1氫氣吸附實(shí)驗(yàn)裝置Fig.1Schematicdiagramoftheexperimentalsetup1.2實(shí)驗(yàn)步驟首先，將1.00kg5A分子篩固定于內(nèi)罐外表面底部，外面包扎多層絕熱材料，吸附容器接入系統(tǒng);其次，用真空機(jī)組對(duì)實(shí)驗(yàn)罐進(jìn)行抽真空，抽真空采用內(nèi)膽加熱，夾層熱氮?dú)庵脫Q抽空工藝，直到夾層真空度優(yōu)于1×10－2Pa，停止抽真空;再次，抽空緩沖管道和緩沖罐，采用H2置換工藝，直到真空度優(yōu)于1×10－2Pa;最后，關(guān)閉吸附容器閥門(mén)，通過(guò)緩沖管道和緩沖罐兩級(jí)緩沖，向?qū)嶒?yàn)罐夾層充注適量的H2，靜置1h后打開(kāi)吸附容器閥門(mén)，每小時(shí)記錄一次夾層真空度，夾層溫度和環(huán)境溫度直到達(dá)到?

r－(p－p'e+p4)Vav］(1)式中，pe為吸附容器的吸附平衡壓力，Pa;p'e為吸附容器上一測(cè)點(diǎn)的吸附平衡壓力，Pa;p1為加氣容器的初始?jí)毫�，Pa;p2為加氣容器的最終壓力，Pa;p3為加氣容器由于漏放氣而產(chǎn)生的壓力，Pa;p4:吸附容器由于漏放氣而產(chǎn)生的壓力，Pa;T為吸附溫度，℃;Vr為加氣容器的體積，m3;Vav為吸附a容器夾層的殘留體積(夾層體積與絕熱材料體積之差)m3;g為吸氣劑質(zhì)量，g;α(pe，T)和α(pe'，T)為在壓力pe和p'e時(shí)吸附量，ml/g。圖2夾層壓力變化曲線Fig.2Timeevolutionoftheinterlayerpressure為了更精確的研究吸氫劑的吸附特性，需要知道實(shí)驗(yàn)裝置的漏放氣速率，以便于在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中刨除。圖2中，Ⅰ為分子泵機(jī)組抽真空過(guò)程中夾層壓力變化;Ⅱ?yàn)闇y(cè)量實(shí)驗(yàn)罐漏放氣速率時(shí)，夾層壓力變化;Ⅲ為再次分子泵抽真空過(guò)程時(shí)，夾層壓力變化;經(jīng)計(jì)算實(shí)驗(yàn)罐在有5A分子篩的情況下，漏放氣速率為5.25×10－8Pa·m3/s，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。過(guò)程Ⅲ停止抽真空時(shí)的夾層壓力為8.1×10－3Pa，此時(shí)向夾層充注H2，開(kāi)始吸氫劑的吸附性能實(shí)驗(yàn)。圖3吸附等溫線Fig.3Adsorptionisothermsofthetwonewly-developedget-ters從圖3可知，根據(jù)BDDT理論，實(shí)驗(yàn)的兩種吸氫劑吸附氫氣等溫線屬于第一類(lèi)吸附等溫線，典型的化學(xué)吸附過(guò)程。前期吸附量平行于縱軸，后期平行于橫軸。為保證兩種吸氫劑吸氫實(shí)驗(yàn)的可對(duì)比性，每次充注氫氣量均相同，這樣可以避免吸附質(zhì)對(duì)吸附速率的影響，再考慮到真空計(jì)有效位數(shù)(科學(xué)記數(shù)法，兩位有效數(shù)字)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，綜合考慮后，確定初始充注H2壓力小于100Pa。吸附性能的比較見(jiàn)表1。平衡壓力在小于1，10，2

壓力變化曲線Fig.2Timeevolutionoftheinterlayerpressure為了更精確的研究吸氫劑的吸附特性，需要知道實(shí)驗(yàn)裝置的漏放氣速率，以便于在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中刨除。圖2中，Ⅰ為分子泵機(jī)組抽真空過(guò)程中夾層壓力變化;Ⅱ?yàn)闇y(cè)量實(shí)驗(yàn)罐漏放氣速率時(shí)，夾層壓力變化;Ⅲ為再次分子泵抽真空過(guò)程時(shí)，夾層壓力變化;經(jīng)計(jì)算實(shí)驗(yàn)罐在有5A分子篩的情況下，漏放氣速率為5.25×10－8Pa·m3/s，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。過(guò)程Ⅲ停止抽真空時(shí)的夾層壓力為8.1×10－3Pa，此時(shí)向夾層充注H2，開(kāi)始吸氫劑的吸附性能實(shí)驗(yàn)。圖3吸附等溫線Fig.3Adsorptionisothermsofthetwonewly-developedget-ters從圖3可知，根據(jù)BDDT理論，實(shí)驗(yàn)的兩種吸氫劑吸附氫氣等溫線屬于第一類(lèi)吸附等溫線，典型的化學(xué)吸附過(guò)程。前期吸附量平行于縱軸，后期平行于橫軸。為保證兩種吸氫劑吸氫實(shí)驗(yàn)的可對(duì)比性，每次充注氫氣量均相同，這樣可以避免吸附質(zhì)對(duì)吸附速率的影響，再考慮到真空計(jì)有效位數(shù)(科學(xué)記數(shù)法，兩位有效數(shù)字)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，綜合考慮后，確定初始充注H2壓力小于100Pa。吸附性能的比較見(jiàn)表1。平衡壓力在小于1，10，20和50Pa，從吸附量的角度考慮，NewGetter累計(jì)吸附量均占PdO＆AgO的10%左右，平均為10.27%;從吸附速率角度考慮，新吸氫劑累計(jì)平衡時(shí)間平均是PdO＆AgO的28.23倍。實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)特殊點(diǎn)如下，兩種吸氫劑達(dá)到相同累計(jì)吸附量(NewGetter:20.92mL(stp)/g;PdO＆AgO:21.54mL/g)，新吸氫劑的累計(jì)平衡時(shí)間是PdO＆AgO的1175倍;相同的平衡壓力(NewGetter:57Pa;PdO＆AgO:56Pa)，新吸氫劑的累積吸附量是PdO＆AgO的12.23%。Langmuir吸附等溫式是在假定吸附劑表面均勻，每個(gè)位置僅吸附一個(gè)吸附質(zhì)分子并無(wú)相互作用，單分子層動(dòng)態(tài)吸附基礎(chǔ)上推
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 邱時(shí)燦;;吸氫合金制冷機(jī)[J];電工技術(shù);1994年10期

2 ;[J];;年期

本文編號(hào)：2888453