[发明专利]气体取样装置和包括这种装置的加注站

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体取样装置和一种包括这种装置的储罐加注站。

背景技术

氢中包含的杂质可能不利地影响装配在车辆和其它移动应用上的质子 交换膜燃料电池(PEMFC)的运行。为了优化其性能和寿命，供给至燃料 电池的氢需要满足国际标准中公布的严格质量要求。

大部分氢一般经由诸如天然气的蒸汽重整(被最普遍地使用)或煤气 化的工业过程生产。氢也可通过不常见的工艺如生物质的气化或水的电解 生产。

净化过程使得可以产生很高纯度(视情况而定超过99.9％)的氢，这 种氢却可能仍包含杂质，杂质的性质和浓度直接取决于生产工艺以及生产 原料(天然气、煤、石脑油、生物质、水等)。某些杂质(一氧化碳CO、 硫化氢H₂S、氨NH₃)视情况而定对质子交换膜燃料电池的运行具有不可 逆或可逆的影响。其它杂质(二氧化碳、氧、碳氢化合物、甲醛等)对燃 料电池的操作的影响较小。

所有杂质都在规定要分析的品种的性质和浓度的标准ISO14687-2中 被列出。

为了利用实验室分析技术检查氢的品质，需要在使用点——也就是在 加注站的高压(例如350bar或700bar)气体出口处——提取氢样品。

大部分杂质的分析相对困难。所希望的很低的浓度水平(例如在H₂S4 的情况下在1ppb左右且在CO的情况下约200ppb)和某些品种(H₂S， NH₃)对某些材料的反应性要求特别苛刻的取样技术。

与这种分析相关的技术制约有很多，且尤其是：

-要分析的气体压力和流量高，

-需要执行材料的化学钝化以限制污染物的吸附，

-设备需要具备高纯度，

-所使用的硬件需要适应高压力，

-设备需要满足安全规定(“ATEX”易爆气体环境条款)等。

因此，在不存在引入甚至很低含量(ppb＝十亿分之几)的污染物的风 险的情况下提取典型氢样品的能力非常关键，这是因为需要可以评价供给 到正被加注的储罐的燃料的品质。

存在与氢的取样有关的ASTM标准。

文献CN101418908A1记载了一种结合取样装置的氢储罐加注站。该 加注站包括专用于取样的出口连接器和位于调节部件上游的样品气体，所 述调节部件调节供给到待加注的储罐的流量。

这种装置允许在加注正被执行的同时提取气体样品，但不保证取样的 氢气处于车辆被加注的条件下。此外，该装置必须使用与较高压力兼容的 构件并且可能与气体的纯度目标不匹配。

该取样原理还需要比较复杂或昂贵的与加注站的架构有关的布置结 构。

发明内容

本发明的一个目的是减轻全部或一部分上述的现有技术的缺点。

为此，根据本发明的取样装置在根据其在以上前序部分中给出的一般 定义的其它方面的特征主要在于它包括一线路，该线路包括设置有旨在与 加注站的出口连接器可移除地连接的入口连接器的第一上游端和两个管， 这两个管分别是并联连接到入口连接器的取样管和加注管，取样管包括阀 系统、第一压力调节器和用于收集通过所述第一调节器膨胀的气体的样品 的容器，所述加注管包括设置有旨在与待加注的储罐的入口连接器可移除 地连接的第一出口连接器的下游端。

此外，本发明的某些实施例可具有以下特征中的一个或多个：

-取样管包括位于第一压力调节器的上游——也即入口连接器与第一 压力调节器之间——的至少一个校准孔口，

-取样管包括位于第一调节器的下游——也即第一调节器与收集容器 之间——的校准孔口，

-取样管包括串联配置在第一调节器的上游——也即位于入口连接器 与第一调节器之间——的第一校准孔口和第二校准孔口，第一校准孔口具 有比第二校准孔口的孔口尺寸大的孔口尺寸，

-取样管在收集容器的下游包括阀和用于排出从收集容器取得的样品 气体的第二出口连接器，

-取样管包括位于收集容器与第二出口连接器之间的第二压力调节 器，

-所述线路包括通气管/通风管，该通气管包括至少一个压敏安全阀， 该通气管具有通向装置的外部的下游排出端和在收集容器的上游与取样管 连接的第一上游端，