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《中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)》 2008年
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储氢合金PCT性能测试系统和实验分析

陈通进  
【摘要】: 储氢合金作为新型能源氢气的储运载体,其研究开发及产业化已经成为世界性关注的课题。由于它无污染、运输安全和高效等特点,在镍氢电池和燃料电池汽车等领域中有着巨大的应用前景。随着应用日益广泛,储氢合金性能的自动测试设备成为它进一步研究开发的制约因素。目前国产的压力-组成-温度(PCT)测试仪匮乏,主要依赖进口设备(如美国AMC公司的GRC),同时随着储氢材料研究的不断深入,对PCT测试仪的精确性和稳定性也有了更高的要求。在对国内外相关单位正在使用的PCT测试仪器进行广泛调查的基础上,本论文旨在设计开发出一种新型PCT自动测试系统。 首先在实际气体状态方程的理论基础上,详细分析了储氢合金PCT测试方法的原理,制订出了PCT自动测试仪的总体方案和结构,包括供气部分、真空系统、反应器、数据采集、电路控制等部分。在电路自动控制中,选用了高性能的ADμC848控制器,它集成有16位分辨率ADC、62k字节程序存储空间和4k字节数据存储空间。对数据采集电路部分的设计包括压力调理和温度采集的接口电路、K型热电偶处理电路,并对采集到的数据在面板上进行显示。执行机构部分采用固态继电器以控制相关的电磁阀门动作。采用ADμC848、外围电路抗干扰设计和2.5V外部基准电源等措施来提高数据采集精度和系统稳定度。单片机程序使用C语言编写,计算机应用程序使用VC开发,PC机通过RS232串口与单片机通信。经过调试后,整个系统可以顺利完成对储氢材料的自动PCT测试和循环寿命测试。 为检验研制出的PCT测试仪的性能,选择LaNi_5系列储氢合金进行了试验。通过研究分析,证实了合金随着Ce含量的增加,合金吸放氢平台压力升高,压力滞后效应增大,吸氢量先增大后减小。结果表明:开发出的PCT测试仪可以精确可靠地进行储氢合金性能测试,有望成为储氢合金研究的有效工具。
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