技术领域
[0001] 本
发明涉及氢气检测技术技术领域，具体为一种储氢容器中可用残存储氢量的量测方法。
背景技术
[0002] 随着工业的发展和人们物质生活
水平的提高,
能源的需求也与日俱增。由于近几十年来使用的能源主要来自化石
燃料(如
煤、石油和
天然气等)，而其使用不可避免地污染环境，再加上其储量有限，所以寻找可再生的绿色能源迫在眉睫。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、
能量密度高的绿色能源及能源载体，正引起人们的广泛关注。氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视,以期在21世纪中叶进入“氢能经济(hydrogen economy)”时代。氢能利用需要解决以下3个问题:氢的制取、储运和应用,而氢能的储运则是氢能应用的关键。氢在通常条件下以气态形式存在,且易燃、易爆、易扩散,使得人们在实际应用中要优先考虑氢储存和运输中的安全、高效和无
泄漏损失,这就给储存和运输带来很大的困难。
[0003] 固态储存是利用固体对氢气的物理
吸附或化学反应等作用，将氢储存于固体材料中。固态储存一般可以做到安全、高效、高密度，是气态储存和液态储存之后，最有前途的研究发现。固态储存需要用到储氢材料，需找和研制高性能的储氢材料，成为固态储氢的当务之急，也是未来储氢发展和乃至整个氢能利用的关键。
[0004] 在实际使用中，还无法很好的对氢
氧燃料电池储氢容器的残存储氢量进行量测，不利于用户判断何时补充氢气，对氢氧
燃料电池的使用推广带来了不利影响。
[0005] 而对储氢容器残存储氢量进行量测主要存在以下两点问题：
[0006] 1)由于氢气在不同
温度和压
力下的密度不同，因此不同材料的储氢性能各异，最终导致对储氢容器内的氢气实际容量的计算误差，因此只通过储氢容器标称容量作为储氢容器的实际储氢量，会导致储氢容器的残存储氢量的量测不准。
[0007] 2)在氢氧燃料电池的实际使用过程中，无法对储氢容器的氢气消耗量进行准确量测，因而在依据氢气消耗量对储氢容器残存储氢量进行计算时亦会造成较大的误差。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种储氢容器中可用残存储氢量的量测方法，提高对水
泵叶轮裂纹检测的灵敏度，并对危害程度进行准确的评估，避免了叶轮表面裂纹扩展致使叶轮断裂的
风险，确保水泵的正常运作，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种储氢容器中可用残存储氢量的量测方法，包括以下具体步骤：
[0010] 步骤一，计算储氢容器的氢气总量；
[0011] 步骤二，检测储氢容器的氢气消耗量；
[0012] 步骤三，通过储氢容器的标称容量减去氢气消耗量，得出储氢容器的残存储氢量。
[0013] 优选的，所述储氢容器的氢气总量通过以下公式计算：
[0014]
[0015] 式中：
[0016] p为气体压强，
[0017] V为总体积，
[0018] a为度量分子间引力的参数，
[0019] b为1摩尔分子本身包含的体积之和，
[0020] c为体积修正量，
[0021] R为普适气体常数，
[0023] 由于气体分子在高压下更为密集，其相互的作用力更大，导致分子的体积压缩，因此在高压状态下
范德华方程式中的参数b会相应缩小，则分子活动的空间体积会增大，使气体总体积V增大。在范德华方程式的
基础上修正参数b，得到高压气体状态下的方程式。
[0024] 气体分子随压力变化，在物理图像上c为压力函数。压力越大，分子体积收缩越多，参数b值越小；当压力为零时，c即为0。因此参数c满足一下物理性质：
[0025] 1)压力为零时，方程式满足范德华方程式，参数c值为0；
[0026] 2)压力增大时，气体分子的体积效应更明显，参数c值增大；
[0027] 3)中低压力下，方程式与范德华方程式一致。
[0028] 为满足上述物理性质，将参数c描述成压力的函数c(p)＝cp，带入范德华方程式中得出：
[0029]
[0030] 优选的，氢气在上述公式中，参数A、b、c的计算值为：
[0031] a＝0.02452Pa·m6/mol2，
[0032] b＝0.0000265m3/mol，
[0033] c＝8.9113×10-14m3/(Pa·mol)。
[0034] 优选的，在步骤二中，检测储氢容器的氢气消耗量的方法如下：
[0035] 1)对氢氧燃料电池的输出
电流进行测量；
[0036] 2)通过测量的电流强度计算得出储氢容器的氢气消耗量。
[0037] 由于1mol的氢气中含2mol
电子，可以得出，在氢氧燃料电池工作时，1mol的氢气产生2mol电子的电量。
[0038] 因此，可以通过直流电流
传感器对氢氧燃料电池的输出电流进行检测，得出储氢容器的耗氢量。
[0039] 优选的，所述氢气消耗量的计算公式如下：
[0040]
[0041] 式中：
[0042] Cuc为消耗消耗氢气量(SL)，
[0043] I为燃料电池的输出电流(A)，
[0044] t为储氢容器的使用时间(s)，
[0046] η为燃料电池的耗氢效率，
[0047] 22.4为气体摩尔体积(L/mol)，
[0048] 96500为法拉第常数值(C/mol)。
[0049] 优选的，所述储氢容器的残存储氢量的计算公式如下：
[0050] Cac＝Coc-Cuc
[0051] 式中：
[0052] Cac为储氢容器的残存储氢量(SL)，
[0053] Coc为储氢容器的氢气总量(SL)。
[0054] 优选的，氢氧燃料电池的输出电流通过电流传感器测量，直流电流传感器的测量范围为0.1mA-1000A。
[0055] 优选的，对直流电流传感器测量出的电流强度进行积分时间
数据处理计量输出电量，得出储氢容器消耗的电量。
[0056] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0057] 1)该储氢容器中可用残存储氢量的量测方法，通过在范德华方程式中对参数b值进行修正，增加参数c，并将参数c描述成压力函数cp，使方程式可以适用于更高压力的气体计算中，能够很好的描述全程压力下气体的真实行为，扩大了压力的适用范围，提高了储氢容器储氢量的测量准确度。
[0058] 2)该储氢容器中可用残存储氢量的量测方法，通过直流电流传感器对氢氧燃料电池的输出电流进行检测，得出储氢容器的耗氢量，作为依据对储氢容器残存储氢量进行计算，提高了计算的准确性，可以更为准确地计算出储氢容器中的残存储氢量；使用户能够根据储氢容器的残存储氢量及时进行氢气的补充，方便使用，有助于氢氧燃料电池的推广适应。
具体实施方式
[0059] 下面对本发明
实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0060] 本发明提供一种技术方案：一种储氢容器中可用残存储氢量的量测方法，包括以下具体步骤：
[0061] 步骤一，计算储氢容器的氢气总量；
[0062] 步骤二，检测储氢容器的氢气消耗量；
[0063] 步骤三，通过储氢容器的标称容量减去氢气消耗量，得出储氢容器的残存储氢量。
[0064] 其中，所述储氢容器的氢气总量通过以下公式计算：
[0065]
[0066] 式中：
[0067] p为气体压强，
[0068] V为总体积，
[0069] a为度量分子间引力的参数，
[0070] b为1摩尔分子本身包含的体积之和，
[0071] c为体积修正量，
[0072] R为普适气体常数，
[0073] T为环境温度。
[0074] 其中，氢气在上述公式中，参数a、b、c的计算值为：
[0075] a＝0.02452Pa·m6/mol2，
[0076] b＝0.0000265m3/mol，
[0077] c＝8.9113×10-14m3/(Pa·mol)。
[0078] 其中，在步骤二中，检测储氢容器的氢气消耗量的方法如下：
[0079] 1)对氢氧燃料电池的输出电流进行测量；
[0080] 2)通过测量的电流强度计算得出储氢容器的氢气消耗量。
[0081] 其中，所述氢气消耗量的计算公式如下：
[0082]
[0083] 式中：
[0084] Cuc为消耗消耗氢气量，
[0085] I为燃料电池的输出电流，
[0086] t为储氢容器的使用时间，
[0087] n为单体电池数目，
[0088] η为燃料电池的耗氢效率。
[0089] 其中，所述储氢容器的残存储氢量的计算公式如下：
[0090] Cac＝Coc-Cuc
[0091] 式中：
[0092] Cac为储氢容器的残存储氢量，
[0093] Coc为储氢容器的氢气总量。
[0094] 其中，氢氧燃料电池的输出电流通过电流传感器测量，直流电流传感器的测量范围为0.1mA-1000A。
[0095] 其中，对直流电流传感器测量出的电流强度进行积分时间数据处理计量输出电量，得出储氢容器消耗的电量。
[0096] 该储氢容器中可用残存储氢量的量测方法，通过在范德华方程式中对参数b值进行修正，增加参数c，并将参数c描述成压力函数cp，使方程式可以适用于更高压力的气体计算中，能够很好的描述全程压力下气体的真实行为，扩大了压力的适用范围，提高了储氢容器储氢量的测量准确度；通过直流电流传感器对氢氧燃料电池的输出电流进行检测，得出储氢容器的耗氢量，作为依据对储氢容器残存储氢量进行计算，提高了计算的准确性，可以更为准确地计算出储氢容器中的残存储氢量；使用户能够根据储氢容器的残存储氢量及时进行氢气的补充，方便使用，有助于氢氧燃料电池的推广适应。
[0097] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0098] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的
修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受
权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
