[发明专利]一种检测气体分子组分变化的方法及装置

说明书

本申请公开了一种检测气体分子组分变化的方法及装置，利用密度泛函理论计算反应物中各个气体分子的各个化学键的键能；使键能最小的化学键断裂，产生生成物；根据反应物和生成物，计算化学反应速率；根据化学反应速率建立动力学模型；根据动力学模型，计算热解反应后气体分子组分中各个粒子的浓度随时间变化的情况。本申请的技术方案能够测得生成物中各个组分的变化情况，当反应物为六氟化硫替代气体进行反应时，能够有效的测出生成产物的组分以及组分随时间的变化情况，能够满足六氟化硫替代气体的探索和评估需求。

技术领域

本申请涉及分析及测量控制技术领域，尤其涉及一种检测气体分子组分变化的方法及装置。

背景技术

热解反应是物质受热发生分解的反应过程，许多无机物质和有机物质被加热到一定程度时都会发生分解反应。气体分子的热解反应在工程中应用非常广泛，热解产物的准确确定具有重要的理论和工程价值。

一般说来，无机物的热解反应比较简单；有机物热解时，由于会产生副反应，产物组成往往比较复杂。气体绝缘或灭弧介质(如六氟化硫、空气、二氧化碳等)广泛应用于电力系统领域，电力设备中发生的局部过热等故障可能引起气体介质的热解现象，可能导致介质的劣化或产生有毒物质，在六氟化硫替代气体的探索方面也存在类似的问题。

目前研究气体分子的热解产物主要通过实验检测，该方法耗资较大，且效率较低，难以满足潜在六氟化硫替代气体的探索和评估需求。

发明内容

本申请提供了一种检测气体分子组分变化的方法及装置，使得六氟化硫替代气体进行热解反应时能有效测得生成物组分随时间变化的关系。

一方面，本申请提供了一种检测气体分子组分变化的方法，包括：

利用密度泛函理论计算反应物中各个气体分子的各个化学键的键能，所述反应物为热解反应前的气体分子；

使键能最小的化学键断裂，产生生成物，所述生成物为热解反应后的气体分子；

根据所述反应物和所述生成物，计算化学反应速率；

根据所述化学反应速率建立动力学模型；

根据所述动力学模型，计算热解反应后气体分子组分中各个粒子的浓度随时间变化的情况。

结合第一方面，所述根据所述反应物和所述生成物，计算化学反应速率的步骤包括：

获取反应物中各个气体分子在反应过程中的过渡态；

运用内禀反应坐标理论验证所述过渡态能否连接反应物和生成物；

若所述过渡态能连接反应物和生成物，则基于过渡态理论计算气体分子进行热解反应时的化学反应速率；

若所述过渡态不能连接反应物和生成物，则基于反应物和生成物计算气体分子进行热解反应时的化学反应速率。

结合第一方面，所述获取反应物中各个气体分子在反应过程中的过渡态的步骤包括：

对反应物中各个气体分子的各个化学键的键能进行计算，选出键能小于预设键能值的化学键；

对键能小于预设键能值的所述化学键的键长进行势能面扫描；

得到键能小于预设键能值的所述化学键对应的气体分子的过渡态。

结合第一方面，所述根据反应物和生成物，计算化学反应速率之前，还包括：对反应物和生成物中的所有气体分子进行频率分析。

第二方面，本申请还提供了一种检测气体分子组分变化的装置，包括：

第一计算单元，用于利用密度泛函理论计算反应物中各个气体分子的各个化学键的键能，所述反应物为热解反应前的气体分子；