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在線質譜儀在質子交換膜-氫燃料電池陽極尾氣分析檢測中的應用

更新時間:2020/2/19 15:18:04點擊次數:2922次
在線質譜儀在質子交換膜-氫燃料電池陽極尾氣分析檢測中的應用

隨著燃料電池行業廣闊的市場前景,舜宇恒平儀器研發了一種質子交換膜( PEMFC -氫燃料電池陽極尾氣質譜檢測系統,該系統主要包括氣體前處理裝置及在線質譜儀兩部分組成。

氣體前處理裝置主要包括取樣點、抽氣泵、冷阱及穩壓裝置(見圖 1 ),所述的取樣點為兩路取樣,取樣點的氣體分別進入各自的抽氣泵、冷阱和穩壓裝置,避免樣氣之間的交叉污染。 抽氣泵可保證管路氣體實時更新。冷阱則由溫度調節器及除水過濾裝置兩部分組成。穩壓裝置設在 在線質譜儀的進氣口處,保證每次進入質譜儀的氣體狀態相近,增加數據的可靠性、穩定性。                                                                    

1 氣體前處理裝置結構示意圖

 

在線質譜儀(見圖 2 )采用法拉第筒 / 電子倍增器雙檢測器,當 PEMFC 尾氣中的成分含量較低,可采用電子倍增器進行定性定量的分析,對于含量較高的物質,則可采用法拉第筒進行檢測。                                                                                          

 

2 在線質譜儀的實物圖。

 

本系統的優點是,通過采用本系統的氣體前處理裝置,解決了 PEMFC尾氣壓力不穩定、水分含量高的問題,確保在線質譜儀長期連續運行的可靠性和安全性。在線質譜儀可記錄每種待測氣體的濃度隨PEMFC工作的工藝條件改變而引起的變化。在線質譜儀因配有法拉第筒/電子倍增檢測器雙檢測器,可同時檢測燃料電池中可逆正反應大量的氣體及不可逆副反應所產生的痕量的氣體。

3   PEMFC 陽極尾氣的隨電池工作的工藝條件變化的曲線圖。

如圖 3 可見,通過不停的改變 PEMFC 的工藝條件, H 2 、 N 2 、 O 2 、 CO 2 、 CO 的濃度隨之發生相應的變化,冷阱的排水口可明顯的觀測到液態水,且該系統運行多天后,依然正常。

由以上數據可知,此系統可能實時定性和定量地檢測質子交換膜 -氫燃料電池在生產、存放和工作時產生或消耗的氣體, 又由于 在線質譜檢測速度快、線性范圍寬、檢出限低和穩定性好,在 PEMFC 分析中具有極大的應用潛力。目前,該系統已在上汽集團、同濟大學新能源汽車工程研究中心等單位得到良好應用。

 

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