一种用于移动实验室的气体检测及溯源系统的制作方法

1.本发明涉及气体杂质检测技术领域，尤其是涉及一种用于移动实验室的气体检测及溯源系统。


背景技术：

2.氢气品质保障是氢能与燃料电池汽车产业健康发展与规模化应用的基本条件。氢中杂质组分种类及其浓度含量与氢气制备原料、工艺方法、提纯技术、运输方式、加注设备和工艺、操作规范性多方面因素共同决定的。氢气中多类型微量、痕量杂质的分析检测面临巨大的挑战。基于氢气制备-储存-运输-应用流程长、杂质来源复杂，以及存在大规模工业氢气不能满足燃料电池车用氢气品质要求问题。
3.为有效解决氢气经制备、储存、运输、应用周期长，二次污染风险高，导致其杂质增多，移动实验实现现场检测或在线监测成为必然趋势。移动实验检测氢气杂质设备以气相色谱为主体，建立相关标准曲线实现对所测得杂质实现定量化。但作为精密设备测定痕量杂质，其校准曲线的有效性存在不确定性，对移动实验设备现场检测而言，同时实现标气的快速有效标定就显得尤为重要。但基于杂质多样性，建立目标杂质标准曲线数量增多。当多杂质结果在标准规定限值的范围边际，限值浓度的重新标定就显得尤为重要。
4.鉴于此，有必要提供一种用于移动实验室的气体溯源系统以克服上述缺陷。


技术实现要素：

5.为有效解决氢气全周期过长带来的二次风险以及快速有效解决气相色谱检测方法中出现杂质结果在标准规定限值边际值结果重新快速标定，本发明的目的在于提供一种用于移动实验室的气体溯源系统。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于移动实验室的气体溯源系统，包括：样品检测组件、标物选样组件和标物目标浓度获取组件，所述标物目标浓度获取组件分别与所述样品检测组件以及所述标物选样组件连接。
7.优选的，所述样品检测组件包括：样品气瓶、第一减压阀、三路选样控制器以及集成化检测设备，所述第一减压阀的一端与所述样品气瓶连接，另一端与所述三路选样控制器连接，所述集成化检测设备与所述三路选样控制器连接。
8.优选的，所述集成化检测设备包括四个检测模块，分别是第一模块、第二模块、第三模块和第四模块，所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块以气相色谱-增强等离子体检测器为核心部件实现对氮气、氦气、一氧化碳、总烃、二氧化碳、氩气、总硫、甲醛以及有机卤化物测定。
9.优选的，所述第四模块以吸收离子色谱实现对甲酸、氨以及无机卤化物的测定。
10.优选的，所述气体标物选样组件包括第一标气瓶、第二标气瓶、第三标气瓶以及选样控制器，所述第一标气瓶、所述第二标气瓶和所述第三标气瓶分别与所述选样控制器并联连接。
11.优选的，所述第一标气瓶、所述第二标气瓶和所述第三标气瓶为不同工艺的氢源提供所关注的目标杂质的标准样品。
12.优选的，所述气体标物选样组件还包括第二减压阀，所述第二减压阀的一端与所述选样控制器连接，另一端与所述标物目标浓度获取组件连接。
13.优选的，所述标物目标浓度获取组件包括：稀释气瓶和稀释仪，所述稀释仪的一端分别与所述稀释气瓶以及所述第二减压阀连接，所述稀释仪的另一端与所述三路选样控制器连接。
14.优选的，所述稀释仪采用音速喷嘴实现动态稀释。
15.优选的，所述稀释气瓶在接入稀释仪的管路中接有第三减压阀、纯化设备以及电磁阀控制器，所述第三减压阀的一端与所述稀释气瓶连接，另一端与所述纯化设备连接，所述电磁阀控制器的一端与所述纯化设备连接，另一端分别与所述稀释仪以及所述三路选样控制器连接。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.样品检测检测组件通过将多杂质不同检测器集成化实现对杂质的一次进样多次测定；标物选样组件通过多目标杂质标准气体与选样口联动，实现目标气体的随意切换；标物目标浓度获取组件，通过稀释气与现有标气通过稀释仪实现目标浓度获取；通过将标物选用部分与标物浓度获取部分联动有效应对在移动实验室现场测定结果出现标准边际上限值，实现对标准化合物的浓度响应结果的重新标定。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例用于移动实验室的气体检测及溯源系统的结构示意图。
20.附图标记说明：
21.1：样品气瓶；2：第一减压阀；3：第一标气瓶；4：第二标气瓶；5：第三标气瓶；6：选样控制器；7：选样集成模块；8：第二减压阀；9：稀释气；10：第三减压阀；11：稀释设备；12：电磁控制阀；13：纯化设备；14：三路选样控制器；15：集成化检测设备。
具体实施方式
22.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.如图1所示，本发明提供了一种气体检测及溯源系统，以移动实验室对煤基制氢的制氢厂的氢源样品检测。
26.用于移动实验室的气体检测及溯源系统包括：样品检测组件、标物选样组件和标物目标浓度获取组件，标物目标浓度获取组件分别与样品检测组件以及标物选样组件连接。
27.所述样品检测组件包括：样品气瓶1、第一减压阀2、三路选样控制器14以及集成化检测设备15，第一减压阀2的一端与样品气瓶1连接，另一端与三路选样控制器14连接，集成化检测设备15与三路选样控制器14连接。
28.集成化检测设备15包括四个检测模块，分别是第一模块、第二模块、第三模块和第四模块，第一模块、第二模块和第三模块以气相色谱-增强等离子体检测器为核心部件实现对氮气、氦气、一氧化碳、总烃、二氧化碳、氩气、总硫、甲醛以及有机卤化物测定。第四模块以吸收离子色谱实现对甲酸、氨以及无机卤化物的测定。
29.气体标物选样组件包括第一标气瓶3、第二标气瓶4、第三标气瓶5以及选样控制器6，第一标气瓶3、第二标气瓶4和第三标气瓶5分别与选样控制器6并联连接。
30.基于煤基制氢，首先选择补充携带的三个标气瓶分别是第一标气瓶3、第二标气瓶4以及第三标气瓶5，第一标气瓶3是以氮气为底气的一氧化碳，第二标气瓶4是以氦气气为底气的氮气，第三标气瓶5是以氮气为底气的水分。标气瓶的数量可以根据实际需求增加。
31.移动检测实验室实现现场测定，首先核定设备和各管路之间的连接和工作状态，核定完整个设备情况，确定检测设备运行on，调节减压阀2流量开度，使得进样量满足四个检测模块的需求量。
32.为避免前端气压的波动，带来数据的波动性，重复进行4～5次测定，以最后三次的检测结果作为本次氢气样品抽查结果。一次进样实现对所有杂质的测定，在30min内完成。根据最后出具的数据报告，测出所测定的一氧化碳的浓度超过标准限定的0.2μmol/mol以内。以免引起以上数据存在较大误差，将存在争议杂质co在浓度为0.2μmol/mol进行重新标定。将三路选样控制器6与存有co标气瓶的管路接通，接入动态稀释仪11的样品端，作为稀释气的高纯氮，经纯化设备13后接入稀释仪的另一端。然后调节动态稀释仪11的稀释比例，使得经稀释后的浓度控制在0.2μmol/mol，展开对co的重新标定，最终确定该工段的中氢源样品中co超标。完成该批次样品的测定，在制氢工况中，实现对co定向除杂工艺。
33.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种用于移动实验室的气体检测及溯源系统，包括：样品检测组件、标物选样组件和标物目标浓度获取组件，所述标物目标浓度获取组件分别与所述样品检测组件以及所述标物选样组件连接。2.根据权利要求1所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述样品检测组件包括：样品气瓶(1)、第一减压阀(2)、三路选样控制器(14)以及集成化检测设备(15)，所述第一减压阀(2)的一端与所述样品气瓶(1)连接，另一端与所述三路选样控制器(14)连接，所述集成化检测设备(15)与所述三路选样控制器(14)连接。3.根据权利要求2所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述集成化检测设备(15)包括四个检测模块，分别是第一模块、第二模块、第三模块和第四模块，所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块以气相色谱-增强等离子体检测器为核心部件实现对氮气、氦气、一氧化碳、总烃、二氧化碳、氩气、总硫、甲醛以及有机卤化物测定。4.根据权利要求3所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述第四模块以吸收离子色谱实现对甲酸、氨以及无机卤化物的测定。5.根据权利要求2所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述气体标物选样组件包括第一标气瓶(3)、第二标气瓶(4)、第三标气瓶(5)以及选样控制器(6)，所述第一标气瓶(3)、所述第二标气瓶(4)和所述第三标气瓶(5)分别与所述选样控制器(6)并联连接。6.根据权利要求5所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述第一标气瓶(3)、所述第二标气瓶(4)和所述第三标气瓶(5)为不同工艺的氢源提供所关注的目标杂质的标准样品。7.根据权利要求5所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述气体标物选样组件还包括第二减压阀(8)，所述第二减压阀(8)的一端与所述选样控制器(6)连接，另一端与所述标物目标浓度获取组件连接。8.根据权利要求7所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述标物目标浓度获取组件包括：稀释气瓶(9)和稀释仪(11)，所述稀释仪(11)的一端分别与所述稀释气瓶(9)以及所述第二减压阀(8)连接，所述稀释仪(11)的另一端与所述三路选样控制器(14)连接。9.根据权利要求8所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述稀释仪(11)采用音速喷嘴实现动态稀释。10.根据权利要求9所述的用于移动实验室的气体检测及溯源系统，其特征在于，所述稀释气瓶(9)在接入稀释仪(11)的管路中接有第三减压阀(10)、纯化设备(13)以及电磁阀控制器(12)，所述第三减压阀(10)的一端与所述稀释气瓶(9)连接，另一端与所述纯化设备(13)连接，所述电磁阀控制器(12)的一端与所述纯化设备(13)连接，另一端分别与所述稀释仪(11)以及所述三路选样控制器(14)连接。

技术总结
本发明提供一种用于移动实验室的气体检测及溯源系统，包括：样品检测组件、标物选样组件和标物目标浓度获取组件，所述标物目标浓度获取组件分别与所述样品检测组件以及所述标物选样组件连接。本发明样品检测检测组件通过将多杂质不同检测器集成化实现对杂质的一次进样多次测定；标物选样组件通过多目标杂质标准气体与选样口联动，实现目标气体的随意切换；标物目标浓度获取组件，通过稀释气与现有标气通过稀释仪实现目标浓度获取；通过将标物选用部分与标物浓度获取部分联动有效应对在移动实验室现场测定结果出现标准边际上限值，实现对标准化合物的浓度响应结果的重新标定。实现对标准化合物的浓度响应结果的重新标定。实现对标准化合物的浓度响应结果的重新标定。


技术研发人员：万燕鸣 陈洪艳 刘聪敏 朱玮郁 刘安东 王雪颖 杜玉琦
受保护的技术使用者：氢迹技术（上海）有限公司 氢检科技（宁夏）有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/22