[发明专利]基于流动法测定比表面积的孔道集成模块及测试方法

说明书

本发明提供一种基于流动法测定比表面积的孔道集成模块及测试方法，属于材料比表面积测定技术领域。该孔道集成模块包括配气模块和气体导向模块，配气模块和气体导向模块通过装入螺钉紧固孔的螺钉进行连接紧固，孔道集成模块通过混气腔密封圈凹槽和标定通道密封圈凹槽及放入两个凹槽的O形密封圈进行密封，配气模块和气体导向模块中的孔道由固定于表面的座装式电磁阀相连通或阻断，不同位置处座装式电磁阀的通电与断电可以控制孔道中气体的流动路线，从而满足流量测量、体积标定等不同工艺过程需要。该模块简化了动态比表面积分析仪管路结构，减少了漏气点，提高了自动化程度，稳定了气体温度，保证了比表面积测量的精确度。

技术领域

本发明涉及材料比表面积测定技术领域，特别是指一种基于流动法测定比表面积的孔道集成模块及测试方法。

背景技术

比表面积是指单位质量物质的内表面积与外表面积之和，是衡量超细固体粉末、多孔颗粒和薄膜等材料性能优劣的强度指标。动态比表面积分析仪是通过调整氮气与氦气的流量，将两种气体按不同比例混合，然后通过液氮温度下的固体材料，使混合气中的氮气被吸附在材料表面，经过一段时间饱和后，再通过室温加热，使吸附在材料表面的氮气瞬时解吸，利用热导池测定解吸的氮气体积，通过BET公式计算出材料比表面积。这种方法快捷高效、简单可靠、实时性强，广泛应用于电池材料、金属粉末等具有较小比表面积物质的表征。

目前，动态比表面积分析仪主要存在以下问题：

(1)管路复杂

装置各部分通过钢管、玻璃管和塑料管等不同材质管路连接，钢管的刚性和挠度较大，在折弯、交叉桥接与装配过程中需要较大的空间，占用体积庞大，管路布局复杂，不利于安装和维修。

(2)漏气点多

各种管路通过螺纹与热导池、流量计和减压阀等配件相连，螺纹具有紧固作用，但难以保证气密性，温度发生变化时，热胀冷缩现象和运输震动容易使连接点发生漏气，连接点越多，漏气点也越多，导致计量气体体积的准确性下降，影响测试结果的精确度。

(3)手动操作

比表面积测试过程中，需要人工操作阀门实现氮气与氦气气路转换，手动注射或旋转六通阀推送标准体积氮气，人眼读取皂膜流量计刻度计算氮气与氦气流量，这些人为操作的重复性很差，导致数据精密度降低。

(4)变温环境

装置没有良好的恒温保温措施，特别是延长气体换热时间的螺旋管等部件，对温度变化敏感，容易受昼夜交替与天气情况等环境温度变化的影响，导致气体在管路中流动时温度在不断地改变，流速和压力发生波动，体积也相应增加或减小，降低了气体体积测量稳定性。

座装式电磁阀是通过O形密封圈与主体模块相连的流体换向部件，通过加电与断电实现自动控制。采用导热良好的金属材料作为主体模块，利用三维空间布局，在金属材料体内钻探不同直径和长度的孔道，根据需要通过座装式电磁阀使不同孔道相通或闭合，使气体在温度稳定的金属材料模块内流动，保证气体温度的均匀性，形成一套密封、自动、恒温的孔道式管路结构，从而替代外接管路。因此，专门设计一种基于流动法测定比表面积的孔道集成模块及测试方法。

发明内容

本发明为解决目前动态比表面积分析仪结构复杂、漏气点多、手动操作和变温环境的问题，提供一种基于流动法测定比表面积的孔道集成模块及测试方法。

该模块包括配气模块和气体导向模块，配气模块和气体导向模块配合在一起，由混气腔密封圈凹槽和标定通道密封圈凹槽及放入两个凹槽的O形密封圈进行密封，配气模块底座两边各开有两个螺钉紧固孔，在螺钉紧固孔装入螺钉，实现配气模块和气体导向模块的紧固；配气模块和气体导向模块中的孔道由固定于表面的座装式电磁阀相连通或阻断，每一个座装式电磁阀都具有相同的结构，由座装式电磁阀进气口和座装式电磁阀出气口组成，不同位置处座装式电磁阀的通电与断电能够控制孔道中气体的流动路线；