高压储氢气体吸附分析仪是一种用于评估材料在高压条件下气体吸附性能的关键设备,在氢能技术发展中具有重要作用。该仪器基于静态容量法原理,通过精确控制温度与压力环境,测量材料对氢气的吸脱附等温线及PCT曲线,进而评估材料的储氢容量、吸脱附压力/温度曲线、循环稳定性等关键参数。其压力范围可达高真空至690 bar,温度范围覆盖-196℃至900℃,能够满足多种极d条件下的测试需求。
高压储氢气体吸附分析仪的操作指南:
一、实验前准备
安全准备
确保实验室通风良好(最好在防爆通风橱内操作)。
检查并佩戴好个人防护装备(PPE),如安全眼镜、实验服。
确认仪器周围无明火、无火花源、无高温物体。
检查灭火器、氢气报警器等安全设施是否正常。
气源检查
检查氢气(H₂)、高纯氦气(He,用于死体积标定)或氮气(N₂,吹扫用)钢瓶压力充足。
检查减压阀输出压力是否在仪器要求范围内(通常0.4-0.6 MPa)。
使用检漏液检查所有气路接头是否有泄漏。
样品准备
将待测样品(粉末或颗粒)在样品管中装填均匀,避免架桥。
使用样品勺和填充棒,确保装填密度一致。
记录样品质量(精确到0.1 mg)。
安装好样品管底端的玻璃棉或不锈钢滤网,防止样品被气流吹出。
仪器状态检查
开启仪器主电源和控制电脑。
启动仪器控制软件。
检查真空泵油位、冷却水(如使用液氮杜瓦,检查液氮量)。
确认所有阀门、传感器状态正常。
二、样品脱气(预处理)
目的:去除样品表面吸附的水分、空气等杂质,暴露洁净的吸附表面。
安装样品管
将装好样品的样品管小心插入脱气站(degas station)的加热套中。
连接好真空管线。
设置脱气参数
在软件中选择该样品,设置脱气程序:
脱气温度:根据样品性质设定(如活性炭300°C,MOFs 150°C),严禁超过样品或样品管的耐温极限。
脱气时间:通常2-12小时。
真空度:设定目标真空度(如10⁻²Pa或更高)。
升温程序:可设置梯度升温。
启动脱气
启动真空泵,开始抽真空。
软件自动控制加热,按设定程序升温、保温、降温。
降温阶段:必须在真空或惰性气氛下冷却至室温,防止样品在高温下接触空气而氧化或吸水。
完成脱气
降温至室温后,可选择向样品管内通入高纯惰性气体(如He)至常压。
小心取下样品管。
三、吸附测量
安装样品到分析站
将脱气完成并冷却的样品管从脱气站取下,迅速转移到分析站(analysis station)并安装固定。
连接好分析站的气体管路。
设置实验参数
在软件中创建新的吸附实验。
选择气体:氢气(H₂)。
设置温度:通常为77K(液氮温度)或298K(室温),根据研究需求选择。
设置压力范围:从0到目标最高压力(如100 bar)。
设置压力点:软件可自动规划(如对数分布)或手动设定关键压力点。
设置平衡时间:每个压力点达到吸附平衡所需的时间(通常数分钟)。
(可选)设置死体积标定:使用He气在低压下测量系统死体积。
启动吸附测量
确认液氮杜瓦已加满液氮(用于77K测试)。
启动实验程序。
仪器自动执行以下步骤:
抽真空,确认系统密封。
(可选)通入He气进行死体积标定。
通入H₂气,按设定压力点逐步增压。
在每个压力点,等待压力稳定(达到平衡)。
记录该压力下的吸附量。
重复至最高压力。
(可选)进行脱附测量,逐步降压,记录脱附数据。
监控实验过程
通过软件界面实时监控压力、温度、吸附量变化。
注意听系统是否有异常声响。
观察有无泄漏迹象。
四、实验后操作
结束实验
实验程序自动完成后,系统会自动泄压至常压。
用高纯惰性气体(He或N₂)对系统进行多次吹扫,彻d清除残留氢气。
取下样品
确认系统无压力后,取下样品管。
样品可密封保存或进行后续分析。
关闭系统
关闭H₂钢瓶主阀。
待系统内残余氢气被完q吹扫后,关闭仪器主电源。
(如使用液氮)及时补充液氮或移除杜瓦。
数据处理
在软件中导出原始数据。
进行数据处理:扣除死体积、计算吸附量(mmol/g或cm³/g)、绘制吸附等温线。
可进一步计算比表面积(如DFT模型)、孔径分布、等量吸附热等。