【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢能，具体涉及一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置及取样方法。
技术介绍
1、国家能源局发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提出，氢是未来国家能源体系的组成部分。氢能以其清洁、零排放、高热量等优势，作为“能源”正在获得业界的认可。近几年来，氢能产业在中国迎来了重大发展机遇，氢燃料电池汽车的快速进步，让业界看到了氢能在交通领域应用的巨大发展空间，如长安深蓝sl03、现代nexo、丰田mirai、本田clarity等氢燃料电池轿车车型均已量产上市，氢能公交车、物流车、重卡货车等也在北京、上海、广州、佛山等国内众多城市投产使用、发展方兴未艾。
2、制约氢燃料电池汽车发展最重要的环节之一是加氢站及相关基础设施的布局能否快速启动。截至2020年底，中国加氢站达128座，规划到2025年加氢站达1000座，未来发展空间巨大。可见，国内正在加快加氢站等氢能基础设施的布局、建设，保障氢能和燃料电池汽车产业的发展需要。
3、目前氢燃料电池汽车主要采用质子交换膜燃料电池，其对氢气品质的要求较高，需要满足《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》(gb/t 37244—2018)对氢气纯度(≥99.97％)和10余种杂质含量的严苛要求，否则容易造成质子交换膜和催化剂的中毒或损坏，严重影响燃料电池汽车的使用寿命。因此，对加氢站的供氢进行取样送检是保障车辆用氢气品质的关键措施。但是目前尚未有统一的氢气取样方法和成熟的取样装置来规范取样操作，无法保证取样的规范性、安全性、样品代表性等；同时加氢站氢气是一
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置及取样方法。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，包括取样装置进气控制阀，所述取样装置进气控制阀的一端用于和气源取样口相连通，另一端和调压器的一端相连通；
4、在所述取样装置进气控制阀和调压器之间的管路中设置有气源压力表；
5、所述调压器的另一端分别和泄压阀、旁路阀以及采样入口阀的一端相连通，所述旁路阀的另一端和止回阀的一端相连通，止回阀的另一端和放空组件相连通；
6、所述泄压阀的另一端和旁路阀的另一端相连通；
7、在所述调压器和泄压阀之间的管路中设置有输出压力表；
8、所述采样入口阀的另一端和入口快速接头相连通，入口快速接头的另一端和样品容器入口阀的一端相连通，样品容器入口阀的另一端和样品容器的一端相连通，样品容器的另一端和样品容器出口阀的一端相连通，样品容器出口阀的另一端和出口快速接头相连通，出口快速接头的另一端和采样出口阀的一端相连通，采样出口阀的另一端分别连通至旁路阀和采样入口阀之间的管路中以及旁路阀和止回阀之间的管路中。
9、进一步地，所述取样装置接地。
10、进一步地，所述取样装置还包括电磁阀组件，所述电磁组件包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及第四电磁阀；
11、所述第一电磁阀设置在旁路阀和采样入口阀之间的管路中；
12、所述第二电磁阀设置在采样出口阀和止回阀之间的管路中；
13、所述第三电磁阀设置在旁路阀和采样出口阀之间的管路中；
14、所述第四电磁阀设置在泄压阀和采样入口阀之间的管路中。
15、进一步地，通过控制电磁阀组的不同电磁阀的开关，改变待检气流在样品容器中的流动方向，将流动方向在从入口到出口方向和从出口到入口方向之间灵活切换。
16、进一步地，所述样品容器为有密封功能的金属容器，且在首次使用前进行干燥、抽真空处理。
17、一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样方法，基于上述的取样装置，所述方法为反复充排置换法取样，包括：
18、a)确认样品容器、取样装置所有的控制阀处于关闭状态；
19、b)连接取样口、取样装置及样品容器，确保放散管和放空组件符合gb 4962的要求；
20、c)打开取样口阀门，使用表面活性剂检漏液或氢气检测仪确认各连接及阀门处无泄漏；
21、d)打开取样装置进气控制阀、第一电磁阀、采样入口阀、样品容器入口阀，待压力平衡后关闭取样装置进气控制阀，使用表面活性剂检漏液或氢气检测仪确认各连接及阀门处无泄漏；
22、e)确认取样装置无泄漏后，缓慢打开取样装置进气控制阀，对样品容器进行充气到所需压力；
23、f)关闭取样装置进气控制阀，打开样品容器出口阀、采样出口阀、第二电磁阀，将样品容器内压力泄放，泄放至压力略大于或等于设定压力值时关闭样品容器出口阀、采样出口阀、第二电磁阀；
24、g)重复e)、f)步骤，对样品容器进行待检气体置换直至待检气体体积分数达到目标值；设每次置换充放气终止压力相同，置换n次后，对样品容器内待检气体体积分数进行计算、判断是否达到目标值；
25、h)打开取样装置进气控制阀，将样品容器充装至需要压力；
26、i)依次关闭取样口阀门、取样装置进气控制阀、第一电磁阀、采样入口阀、样品容器入口阀，打开采样出口阀、第二电磁阀、旁路阀，将管路内气体放空后确认取样装置所有阀门关闭，拆下样品容器；确认各阀门状态没有问题后撤离隔离带或警示标志；
27、j)确认样品容器密封完好无泄漏后及时转移到阴凉通风场所；如有泄漏，应更换样品容器，重新进行取样，并对存在泄漏的样品容器进行放散、标记、检查；
28、k)填写样品标签并粘贴至样品容器上。
29、进一步地，置换n次后样品容器内待检气体体积分数按式(1)计算：：
30、
31、式中：
32、xn——样品容器置换n次后待检气体体积分数，％；
33、p0——样品容器内初始气体绝对压力，单位为兆帕；
34、pf——置换充气终止时样品容器内气体绝对压力，单位为兆帕；
35、pr——置换放气终止时样品容器内气体绝对压力，单位为兆帕。
36、一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样方法，基于上述的取样装置，所述方法为连续冲洗置换法取样，包括：
37、a)确认样品容器、取样装置所有的控制阀处于关闭状态；
38、b)连接取样口、取样装置及样品容器，确保放散管和放空组件符合gb 4962的要求；
39、c)打开取样口阀门，使用表面活性剂检漏液或氢气检测仪确认各连接及阀门处无泄漏；
40、d)打开取样装置进气控制阀、第一电磁阀、采样入口阀、样品容器入口阀，待压力平衡后关闭取样装置进气控制阀，使用表面活性剂检漏本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，包括取样装置进气控制阀，所述取样装置进气控制阀的一端用于和气源取样口相连通，另一端和调压器的一端相连通；
2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，所述取样装置接地。
3.如权利要求1或2所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，所述取样装置还包括电磁阀组件，所述电磁组件包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及第四电磁阀；
4.如权利要求3所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，通过控制电磁阀组的不同电磁阀的开关，改变待检气流在样品容器中的流动方向，将流动方向在从入口到出口方向和从出口到入口方向之间灵活切换。
5.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，所述样品容器为有密封功能的金属容器，且在首次使用前进行干燥、抽真空处理。
6.一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样方法，基于权利要求3所述的取样装置，其特征在于，所述方法为反复充排置换法取样，包括：
7.如权利要求6所述的质子
8.一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样方法，基于权利要求3所述的取样装置，其特征在于，所述方法为连续冲洗置换法取样，包括：
9.如权利要求8所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样方法，在所述步骤g)中，按式(2)计算吹扫时间：
10.一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样方法，基于权利要求3所述的取样装置，其特征在于，所述方法为正反冲洗置换法取样，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，包括取样装置进气控制阀，所述取样装置进气控制阀的一端用于和气源取样口相连通，另一端和调压器的一端相连通；
2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，所述取样装置接地。
3.如权利要求1或2所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，所述取样装置还包括电磁阀组件，所述电磁组件包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及第四电磁阀；
4.如权利要求3所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征在于，通过控制电磁阀组的不同电磁阀的开关，改变待检气流在样品容器中的流动方向，将流动方向在从入口到出口方向和从出口到入口方向之间灵活切换。
5.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用氢气的取样装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾斌，鲍威，朱晓枫，陈志斌，白雪，王娟，霍苗苗，杨燕梅，张蕊，张邦强，杨晓盈，赵嘉瑶，刘小敏，张磊，
申请(专利权)人：佛山绿色发展创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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