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在線質(zhì)譜儀在質(zhì)子交換膜-氫燃料電池陽(yáng)極尾氣分析檢測(cè)中的應(yīng)用
隨著燃料電池行業(yè)廣闊的市場(chǎng)前景,舜宇恒平儀器研發(fā)了一種質(zhì)子交換膜( PEMFC ) -氫燃料電池陽(yáng)極尾氣質(zhì)譜檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)主要包括氣體前處理裝置及在線質(zhì)譜儀兩部分組成。
氣體前處理裝置主要包括取樣點(diǎn)、抽氣泵、冷阱及穩(wěn)壓裝置(見(jiàn)圖 1 ),所述的取樣點(diǎn)為兩路取樣,取樣點(diǎn)的氣體分別進(jìn)入各自的抽氣泵、冷阱和穩(wěn)壓裝置,避免樣氣之間的交叉污染。 抽氣泵可保證管路氣體實(shí)時(shí)更新。冷阱則由溫度調(diào)節(jié)器及除水過(guò)濾裝置兩部分組成。穩(wěn)壓裝置設(shè)在 在線質(zhì)譜儀的進(jìn)氣口處,保證每次進(jìn)入質(zhì)譜儀的氣體狀態(tài)相近,增加數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性。
圖 1 氣體前處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖
在線質(zhì)譜儀(見(jiàn)圖 2 )采用法拉第筒 / 電子倍增器雙檢測(cè)器,當(dāng) PEMFC 尾氣中的成分含量較低,可采用電子倍增器進(jìn)行定性定量的分析,對(duì)于含量較高的物質(zhì),則可采用法拉第筒進(jìn)行檢測(cè)。
圖 2 在線質(zhì)譜儀的實(shí)物圖。
本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是,通過(guò)采用本系統(tǒng)的氣體前處理裝置,解決了 PEMFC尾氣壓力不穩(wěn)定、水分含量高的問(wèn)題,確保在線質(zhì)譜儀長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的可靠性和安全性。在線質(zhì)譜儀可記錄每種待測(cè)氣體的濃度隨PEMFC工作的工藝條件改變而引起的變化。在線質(zhì)譜儀因配有法拉第筒/電子倍增檢測(cè)器雙檢測(cè)器,可同時(shí)檢測(cè)燃料電池中可逆正反應(yīng)大量的氣體及不可逆副反應(yīng)所產(chǎn)生的痕量的氣體。
圖 3 PEMFC 陽(yáng)極尾氣的隨電池工作的工藝條件變化的曲線圖。
如圖 3 可見(jiàn),通過(guò)不停的改變 PEMFC 的工藝條件, H 2 、 N 2 、 O 2 、 CO 2 、 CO 的濃度隨之發(fā)生相應(yīng)的變化,冷阱的排水口可明顯的觀測(cè)到液態(tài)水,且該系統(tǒng)運(yùn)行多天后,依然正常。
由以上數(shù)據(jù)可知,此系統(tǒng)可能實(shí)時(shí)定性和定量地檢測(cè)質(zhì)子交換膜 -氫燃料電池在生產(chǎn)、存放和工作時(shí)產(chǎn)生或消耗的氣體, 又由于 在線質(zhì)譜檢測(cè)速度快、線性范圍寬、檢出限低和穩(wěn)定性好,在 PEMFC 分析中具有極大的應(yīng)用潛力。目前,該系統(tǒng)已在上汽集團(tuán)、同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程研究中心等單位得到良好應(yīng)用。
關(guān)于舜宇恒平過(guò)程質(zhì)譜儀器
上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司自 2009年推出國(guó)內(nèi)首臺(tái)商品化過(guò)程質(zhì)譜儀,以多年的研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)力為基礎(chǔ),依托超過(guò)10年的市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),針對(duì)生物、化工催化、新能源等領(lǐng)域的客戶需求,提供國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的在線質(zhì)譜解決方案。
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