[发明专利]一种应用于氢气生产的氢气质量在线检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种应用于氢气生产的氢气质量在线检测方法和系统，该系统包括主输氢管道、检测支管和光腔衰荡检测仪，检测支管并联于主输氢管道，检测支管沿气体输送方向依次设置有颗粒物检测仪、颗粒物过滤器、高分子吸附材料和电离检测仪，光腔衰荡检测仪与检测支管的连接点位于颗粒物过滤器和高分子吸附材料之间；该方法包括以下步骤：（1）颗粒物检测；（2）高分子吸附材料吸附杂质气体；（3）电离检测，若检出杂质气体则以光腔衰荡检测仪进行检测；（4）根据光谱检测结果判断氢气不合格的原因。本发明的在线检测方法既可应用于氢气生产线，提高生产效率和降低损耗，也可应用于加氢站外购氢气的质量检验以及加注环节的质量保障。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种应用于氢气生产的氢气质量在线检测方法和系统。

背景技术

氢气作为氢能燃料电池的燃料，其质量对氢能燃料电池的性能和寿命有重大影响。GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》要求氢气纯度为99.97%，并对水、总烃、氧、氦、总氮和氩、二氧化碳、一氧化碳、总硫、甲醛、甲酸、氨、总卤化合物和最大颗粒物溶度有最大浓度要求，这就对了氢气生产中的质量控制有较高要求。

制备氢气时，首先制得富氢气体，然后将富氢气体液化提纯得到高纯氢。当前氢气生产提纯的在线检测技术仅限于用露点仪检测水分含量、用气相色谱检测一氧化碳和二氧化碳、用微氧仪检测氧的含量，不能满足标准GB/T 37244-2018规定的检测要求，存在对新的质量在线监测的现实需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种氢气质量在线检测方法，用于检测氢气的质量，能及时发现杂质超标现象，而避免或降低质量损失。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种应用于氢气生产的氢气质量在线检测方法，包括主输氢管道、检测支管和光腔衰荡检测仪，所述检测支管并联于所述主输氢管道，所述检测支管沿气体输送方向依次设置有颗粒物检测仪、颗粒物过滤器、高分子吸附材料和电离检测仪，所述光腔衰荡检测仪与所述检测支管的连接点位于所述颗粒物过滤器和所述高分子吸附材料之间；

该方法包括以下步骤：

（1）在输氢过程中，氢气持续通入所述主输氢管道和所述检测支管，所述颗粒物检测仪检测氢气中颗粒物数值，判断颗粒物检测结果是否落入预设的颗粒物阈值，若未落入预设颗粒物阈值则报警；

（2）经颗粒物过滤器过滤后的氢气经过高分子吸附材料后进入主输氢管道；

（3）定量的氢气经过高分子吸附材料后，阻断检测支管与主输氢管道的连通，之后，加热高分子吸附材料使其吸附的杂质气体释放，释放出的杂质气体进入电离检测仪进行检测，得到杂质气体的电离检测结果，判断是否检出杂质气体，若检出杂质气体则以光腔衰荡检测仪进行检测；

（4）当以光腔衰荡检测仪进行检测时，使检测支管与主输氢管道的相连通，将经过颗粒物过滤器的氢气通入光腔衰荡检测仪进行检测，得到光谱检测结果，根据光谱检测结果判断氢气不合格的原因。

进一步的，所述步骤（3）中，所述电离检测仪包括电离室，将某一杂质气体通入电离室内电离，在所述电离室的出气口处设置磁场和检测电极，所述检测电极捕捉被电离气体的带电粒子，得出电流值；

将该电流值与预设电流阈值比较，判断是否落入预设电流阈值，若落入预设电流阈值则表示未检出杂质气体，氢气质量合格，若未落入预设电流阈值则表示检出杂质气体，氢气质量不合格。

进一步的，所述检测电极包括正电极和负电极，所述正电极和负电极均为平板电极，所述磁场的磁感线均与所述正电极和负电极相平行；

所述正电极和所述负电极之间的距离为2-5cm，所述磁场的磁场强度为0.2-0.6T。