Сборник тезисов докладов
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ
жүктеу/скачать 6,55 Mb. Pdf көрінісі
|
| РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ
СОРБЦИИ-ДЕСОРБЦИИ ВОДОРОДА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ В.Н. Кудияров, А.М. Лидер, И. Саквин, Г.В. Гаранин, В.В. Федоров Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30, 634050 E-mail: kudiyarov@tpu.ru
определения сорбционных и десорбционных характеристик по водороду различных материалов, в том числе в новых функциональных материалах, как в ручном, так и в полностью автоматическом режимах проведения экспериментального исследования. Высокая точность определения характеристик достигается за счет высокоэффективных аппаратно-программных средств измерения термодинамических параметров газа и методик обработки полученных данных. Автоматизированный комплекс управления газовыми процессами выполнен в виде комплекса оборудования, позволяющего выполнять определение сорбционных и десорбционных характеристик по водороду различных материалов. Установка состоит из газового тракта с портом для реакционных камер, вакуумного откачного поста, квадрупольного масс-спектрометра, реакционной камеры, трубчатой печи, системы подачи газов, системы измерения термодинамических параметров, системы управления газовым трактом, управляющего компьютера с программным обеспечением. Программное обеспечение комплекса включает в себя программный модуль сбора, визуализации и анализа данных термодинамических измерений и программный модуль обработки данных и управления масс-спектрометром. Газовый тракт и вакуумный откачной пост в режиме откачивания обеспечивают уровень вакуума не хуже, чем 1·10 -4 мбар при производительности вакуумного насоса не менее 1 м 3 /ч. Квадрупольный масс- спектрометр обеспечивает анализ выделяющихся газов в диапазоне давлений до 1·10 -4 мбар в режиме реального времени с диапазоном работы 1...100 а.е.м. и имеет независимую высоковакуумную откачку и возможность дросселирования потока из реакционной камеры. Реакционная камера обеспечивает возможность проведения исследований процессов сорбции и десорбции газов образцами объёмом до 10 см 3
с размерами, не менее 18×20×2 мм. Газовый тракт и реакционная камера обеспечивают возможность проведения исследования процессов сорбции и десорбции газов в диапазоне давлений газов до 50 бар. Трубчатая печь обеспечивает нагрев реакционной камеры до температуры 900 °C в ручном и автоматическом режимах. Система питания позволяет поддерживать постоянной скорость изменения температуры образца в диапазоне 0,1-10 К/мин. Система подачи газов обеспечивает напуск газов, в том числе водорода, до максимального давления в вакуумном тракте и в реакционной камере 50 бар, число каналов подключения газа 3. Система измерения термодинамических параметров обеспечивает измерение термодинамических параметров газа с точностью ±2% для давления и ±2 °C для температуры. Система проведения измерений и анализа результатов обеспечивает проведение исследований с точностью не хуже 10 % процессов сорбции и десорбции газов, в режимах откачка, напуск, PCI-сорбция, PCI-десорбция, анализ термостимулированного газовыделения с задаваемой скоростью нагрева. Программный модуль управления обеспечивает автоматическую работу комплекса в режимах откачка, напуск, PCI-сорбция, PCI-десорбция, анализ термостимулированного газовыделения с задаваемой скоростью нагрева. Программный модуль сбора, визуализации и анализа данных термодинамических измерений обеспечивает непрерывную регистрацию термодинамических данных процессов сорбции и десорбции газов в реакционной камере. Программный модуль сбора, визуализации и анализа данных термодинамических измерений обеспечивает визуализацию термодинамических данных процессов сорбции и десорбции газов в реакционной камере в виде двумерных графиков, отображающих в реальном времени параметры процесса. Программный модуль сбора, визуализации и анализа данных термодинамических измерений обеспечивает анализ ранее сохраненных экспериментальных данных. Программный модуль обработки данных и управления масс-спектрометром обеспечивает вывод и визуализацию данных масс-спектрометра в режиме отображения парциального давления и относительной интенсивности линий выбранных для анализа масс частиц. Проверка работоспособности комплекса и оценка достоверности получаемых результатов выполнены во всем диапазоне значений экспериментальных давлений и температур с использованием порошка LaNi 5 и сплавов титана и циркония с различным состоянием поверхности. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными и табличными данными и с фундаментальными знаниями в области изучения процессов взаимодействия водорода с твердыми телами.
Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного задания «Наука» в рамках научного проекта № FSWW–2020–0017.
|