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贮氢材料吸氢动力学性能及放氢PCT曲线的测试
一、实验目的
1.了解PCT测试仪的测试原理。
2.完成贮氢材料吸氢动力学曲线及放氢PCT曲线的绘制，并给出最大吸、放氢量和中值平台压力。
二、实验设备及实验原理
1.实验设备：PCT测试仪。
2.PCT测试仪示意图：
V1：蓄容器,V2：样品反应器
P：压力传感器
F1：进气阀,F2：放气阀
F3：真空阀,F4：V1-V2连接阀
3.实验原理
采用定容法测试贮氢材料与氢的反应速度及其吸放氢量。定容法是根据一定容积容器中的压力变化，由理想气体状态方程PV=nRT求出氢的反应量，并计算出反应速度。
反应方程式：
吸氢量的计算公式：
其中，X表示合金的吸氢量，单位wt%（质量百分比）；△P表示测试过程中由于吸氢引起的压力变化（MPa）；P0表示标准大气压（MPa）；V0表示样品反应器、蓄容气及管道的总体积；m表示所测合金的重量（g）；R=8.314，为气体常数；T表示样品测试温度（K）。
放氢量的计算：
根据放氢PCT测试的操作过程记录数据，由于V1、V2的体积固定，根据理想气体状态方程，可计算出阀门打开后系统瞬间的平衡压力Pb1，Pb1为样品与气体不发生反应时系统的平衡压，因此：
Pb1=（P0?V2+P1?V1）/（V1+V2）
样品开始吸氢后，压力会逐渐下降。通过所测得的P′1与Pb1的气体压力值，则可以计算出参加反应的气体的量n1，n1=（P′1-Pb1）?（V1+V2）/RT
对应的合金放氢量（质量分数）为：
△w1=2n1/m?100%=（P′1-Pb1）?（V1+V2）/(m?RT)?2?100%
不断降低V1的压力，可以再次测量含氢量变化，这样可以依次得到△w2，△w3···△wn。
由此可以计算出合金总放氢量：△w=△w1+△w1+△w1+···+△wn
三、实验方法及操作步骤
3.1实验前样品处理:将合金铸锭样品机械破碎至Φ5mm左右，称取3g左右的合金颗粒装入反应器V2，依次打开真空泵开关，真空阀门F3及V1-V2连接阀F4将V1、V2及管道内的空气排干净。
3.2吸氢动力学测试:首先打开高压氢气瓶，在蓄容器V1中充入4MPa的氢气，打开V1-V2连接阀F4，记录压力随着时间变化的数据。
3.3放氢PCT测试:记录步骤3.2压力达到平衡后的压力值P0。关闭阀门F4，打开放气阀F2，使蓄容器V1压力降至P1。打开阀门F4，此时样品开始放氢，当压力数值不变（即达到压力平衡）时，记录此时的压力值P′1。再次关闭阀门F4，重复上述步骤，可以得到一系列的P2、P′2，P3、P′3···Pn、P′n。
不断降低V1中的压力，可以再次测量放氢量变化，这样得到一系列的△wn、Pn。将△wn累加，即可得到合金对应每个平衡压Pn的绝对放氢量△w，由此可得到一系列坐标（△w，Pn）。将其绘制在压力-氢含量坐标中，即得到合金的放氢PCT曲线。
四、实验报告要求
1.画出合金的吸氢动力学曲线，横坐标为时间（单位：min），纵坐标为吸氢量（单位：wt%）。
2.画出合金的放氢PCT曲线，横坐标为氢含量（单位：wt%），纵坐标为平台压力（单位：MPa）。
3.计算合金的最大吸氢量及放氢量，读出中值平台压。
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