本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的儲氫材料性能測試裝置的研制與應(yīng)用

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【摘要】：面對日益嚴(yán)峻的能源枯竭和環(huán)境污染等問題,人們一直在尋找清潔能源,如風(fēng)能、太陽能等。而在諸多清潔能源中,具有發(fā)展前景的是氫能,它具有儲備量多、易制備、無污染等特點(diǎn),將逐步應(yīng)用到人們的日常生活中。同時,氫的同位素氘和氚還可應(yīng)用于核反應(yīng)堆中。如何安全的存儲和運(yùn)輸氫氣是擺在人們面前的難題之一,不過隨著儲氫材料的問世,該問題在一定程度上得到了有效解決。但如何獲得儲氫材料的儲氫性能仍是科研工作者面臨的問題之一。為了解決這一問題,在對國內(nèi)外測試設(shè)備理解的基礎(chǔ)上,本文研制出基于LabVIEW的儲氫材料性能測試裝置,從而獲得儲氫材料的儲氫性能參數(shù)以及開發(fā)出具有來源廣泛、成本低等特點(diǎn)的新型儲氫材料,還可以為儲氫材料運(yùn)用到實(shí)際生活當(dāng)中去做出理論指導(dǎo),如鎳氫電池等。此外,有利于我國核工業(yè)和國防工業(yè)的發(fā)展。本文首先介紹了儲氫材料性能測試裝置的基本原理和結(jié)構(gòu)。為了提高研制效率,采用Solidworks軟件對該測試裝置進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配。該測試裝置屬全金屬型,可有效防止氫同位素的長期輻照所造成的泄漏。其次對該測試系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體搭建并調(diào)試,通過對該裝置泄漏率的測試結(jié)果與國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)對比可知,該測試系統(tǒng)氣密性良好,完全滿足后續(xù)測試要求。然后在對儲氫材料性能測試過程、方法以及測試內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上,利用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存儲、處理和測試曲線輸出等功能,從而完成對儲氫材料吸放氫動力學(xué)和吸放氫PCT等曲線的自動化測試,進(jìn)而開發(fā)了一套用戶界面友好的測試系統(tǒng)軟件,在一定程度上促進(jìn)我國儲氫材料的研究。為驗(yàn)證該測試裝置的性能和所編寫的測試程序的正確性,稱取一定質(zhì)量的LaNi5儲氫合金或者LaNi4.25Al0.75儲氫合金分別進(jìn)行動力學(xué)曲線、PCT曲線以及TPD曲線等測試。所測結(jié)果與權(quán)威文獻(xiàn)進(jìn)行對比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該測試裝置的測試結(jié)果準(zhǔn)確和所編寫的測試程序運(yùn)行正常,可以自動完成測試,并輸出測試結(jié)果,自動化程度高。在理解儲氫材料PCT曲線測試的基礎(chǔ)上,對影響因素進(jìn)行研究,如泄漏、反應(yīng)時間、容積誤差、溫度誤差以及樣品用量等。研究各個因素對PCT曲線的影響規(guī)律,有利于當(dāng)所測PCT曲線出現(xiàn)異常時,可迅速找到原因,有效解決問題。例如若系統(tǒng)存在泄漏,那么所測PCT曲線不閉合且會隨著泄漏量的增大,不閉合的程度就會越大。最后對該系統(tǒng)的測量不確定度進(jìn)行評估,從而評定測量質(zhì)量的高低,進(jìn)而完善對該儲氫材料性能測試裝置的性能評價。
【關(guān)鍵詞】：儲氫材料 測試裝置 LabVIEW軟件 PCT曲線
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 儲氫材料性能測試裝置的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國內(nèi)測試裝置的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國外測試裝置的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 虛擬儀器技術(shù)和LabVIEW軟件簡介12-14
• 1.3.1 虛擬儀器概述12-13
• 1.3.2 LabVIEW軟件簡介13-14
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容及意義14-15
• 1.4.1 研究內(nèi)容14
• 1.4.2 研究意義14-15
• 第二章 儲氫材料性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15-23
• 2.1 儲氫材料性能測試方法15
• 2.2 測試裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15-16
• 2.3 測試裝置各部分的三維虛擬設(shè)計(jì)16-19
• 2.3.1 氣動控制柜的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-17
• 2.3.2 電動控制柜的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-18
• 2.3.3 樣品室的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-19
• 2.4 測試裝置的整體虛擬裝配和實(shí)體搭建19-22
• 2.4.1 測試裝置的虛擬裝配19-20
• 2.4.2 測試裝置的實(shí)體搭建20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 儲氫材料性能測試裝置的調(diào)試23-32
• 3.1 數(shù)據(jù)采集卡連接狀態(tài)檢測23
• 3.2 傳感器檢測23-24
• 3.3 腔體泄漏率的測試24-28
• 3.3.1 泄漏率測試程序25-26
• 3.3.2 泄漏率測試結(jié)果26-28
• 3.4 系統(tǒng)內(nèi)各部分腔體容積的標(biāo)定28-31
• 3.4.1 容積標(biāo)定方法與原理28-29
• 3.4.2 容積標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果29-30
• 3.4.3 容積對空測PCT曲線的影響30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第四章 測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)32-51
• 4.1 主程序32-33
• 4.2 手動測試程序33-36
• 4.3 材料活化測試程序36-37
• 4.4 抽真空實(shí)驗(yàn)程序37-38
• 4.5 自動吸氫動力學(xué)測試程序38-40
• 4.6 自動放氫動力學(xué)測試程序40-42
• 4.7 自動TPD程序42-44
• 4.8 自動PCT測試程序44-50
• 4.8.1 單次充放氫量智能算法的建立44-46
• 4.8.2 PCT曲線測試程序的編寫46-50
• 4.9 本章小結(jié)50-51
• 第五章 各因素對儲氫材料PCT曲線測試的影響51-60
• 5.1 泄漏的影響51-52
• 5.2 容積誤差的影響52-54
• 5.3 溫度誤差的影響54-55
• 5.4 樣品量的影響55-56
• 5.5 樣品體積誤差的影響56
• 5.6 反應(yīng)時間的影響56-57
• 5.7 樣品有無活化的影響57-58
• 5.8 壓力傳感器接線模式的影響58
• 5.9 合金粉末的影響58-59
• 5.10 本章小結(jié)59-60
• 第六章 系統(tǒng)測量不確定度的評定60-67
• 6.1 測量不確定度的概述60-61
• 6.2 測量不確定度的評定61-62
• 6.3 系統(tǒng)測量不確定度的計(jì)算62-66
• 6.4 本章小結(jié)66-67
• 第七章 總結(jié)與展望67-69
• 7.1 課題總結(jié)67-68
• 7.2 后續(xù)展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間所承擔(dān)的科研項(xiàng)目74-75

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