專利名稱：一種儲(chǔ)氫材料壓力-濃度等溫線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理方法，特別是一種用于儲(chǔ)氫材料PCT曲線測(cè)試的數(shù)據(jù)處
理方法。
背景技術(shù)：
PCT曲線(pressure-composition isotherm,壓力-濃度等溫線)是研究?jī)?chǔ)氫材料吸放氫性能的重要特性曲線。通過(guò)它可以直接獲得吸放氫平臺(tái)壓，平臺(tái)寬度和斜率，滯后系數(shù)，可逆吸放氫量等參數(shù)，進(jìn)而根據(jù)不同溫度下的吸放氫平臺(tái)壓，以及Van’ tHoff公式回歸出吸放氫反應(yīng)焓和反應(yīng)熵。這些參數(shù)對(duì)儲(chǔ)氫材料的研究、開(kāi)發(fā)和利用具有極其重要的理論和實(shí)際指導(dǎo)意義。目前人們普遍采用容量法測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行PCT曲線的測(cè)試。容量法測(cè)試的原理是通過(guò)改變樣品室和儲(chǔ)氣室內(nèi)的氣體壓力，依據(jù)氣體狀態(tài)方程和質(zhì)量守恒定律來(lái)推算出儲(chǔ)氫材料含氫量的變化。容量法測(cè)試系統(tǒng)中能夠直接通過(guò)傳感器測(cè)試獲得的兩個(gè)參量分別是壓力和溫度，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理才能得到最終所需要的PCT曲線。傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫材料PCT曲線測(cè)試過(guò)程中所涉及的數(shù)據(jù)處理基本都是通過(guò)VisualC++軟件完成的。這種方法的缺點(diǎn)在于Visual C++軟件專業(yè)性很強(qiáng)，對(duì)使用者的計(jì)算機(jī)編程能力要求很高，而經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理最后得到的PCT曲線圖大部分都不是使用者最終所需要的圖。Origin軟件是美國(guó)OriginLab公司開(kāi)發(fā)的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件，自1991年問(wèn)世以來(lái)，由于功能開(kāi)放，操作簡(jiǎn)便易學(xué)，輸出數(shù)據(jù)圖美觀，很快就成為國(guó)際流行的科研人員和工程師常用的高級(jí)數(shù)據(jù)分析和制圖工具。由于國(guó)際上的發(fā)表論文和研究報(bào)告中的圖表普遍采用Origin軟件完成，因此使用者往往是將通過(guò)Visual C++軟件處理得到的PCT曲線圖數(shù)據(jù)導(dǎo)出，然后在Origin軟件中輸出自己所需要的數(shù)據(jù)圖。這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程比較繁瑣，效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題:為了克服傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫材料PCT曲線測(cè)試數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的上述各種缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種快速、高效、簡(jiǎn)便易行的儲(chǔ)氫材料PCT曲線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法。技術(shù)方案:本發(fā)明的儲(chǔ)氫材料壓力-濃度等溫線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法為:首先對(duì)儲(chǔ)氫材料吸放氫壓力-濃度等溫線(PCT曲線測(cè)試)的流程進(jìn)行分析，得到閥門的時(shí)序開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及溫度和壓力數(shù)據(jù)時(shí)序采集過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上得到儲(chǔ)氫材料吸放氫量數(shù)學(xué)計(jì)算模型和材料內(nèi)部的氫濃度數(shù)學(xué)計(jì)算模型，其中所涉及的氫氣真實(shí)密度的計(jì)算采用32位參數(shù)的MBWR氫氣狀態(tài)方程;MBWR氫氣狀態(tài)方程是以壓力為顯式，以溫度和密度為自變量，其形
式為+’那么真實(shí)密度的計(jì)算可以歸結(jié)為求非線性
J=I/=20
方程/(+沐/ + !:Tm, + ±G(j、PkW -P的根，所采用的求根數(shù)值計(jì)算方法為弦截
J=IJ=20法，其初始值分別為O 0.002和理想氣體密度，迭代終止條件為f(p ) I < 10_7，其中P表不氫氣的壓力，Rg表不理想氣體常數(shù)，P表不氫氣的真實(shí)密度，T表不氫氣的溫度，G(j),kj.mj, Y表示MBWR氫氣狀態(tài)方程的系數(shù)；然后將通過(guò)傳感器直接獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)和按Origin軟件語(yǔ)法格式要求建立的模型分別填入到Origin數(shù)據(jù)表和Set column values對(duì)話框中，由Origin軟件計(jì)算以后得到材料中氫濃度數(shù)據(jù)，最后以材料中氫濃度數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，吸放氫平衡壓數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)在Origin軟件中點(diǎn)擊Plot命令實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫材料PCT曲線的輸出，就得到儲(chǔ)氫材料的吸放氫PCT曲線。所述的氫氣真實(shí)密度計(jì)算是通過(guò)Origin軟件的C編程環(huán)境Code builder實(shí)現(xiàn)的，即首先根據(jù)上述MBWR氫氣狀態(tài)方程的計(jì)算方法寫出對(duì)應(yīng)的Origin C程序代碼，然后將其拷入Code builder編程環(huán)境的Multiple Document Interface區(qū)域,然后點(diǎn)擊Build按鈕對(duì)代碼進(jìn)行編譯，當(dāng)左下角的Output Window框中顯示compiling...densfororigin.cLinking...Done!字樣,表示該程序編譯成功，并且可以被Origin軟件調(diào)用，氫氣真實(shí)密度計(jì)算程序在調(diào)用時(shí)候的函數(shù)名為dens (p，t)。所述的儲(chǔ)氫材料吸放氫量數(shù)學(xué)計(jì)算模型為AnH，Sp』=nK,2,其中
I^1分別表示當(dāng)儲(chǔ)氣室和樣品室之間的閥門關(guān)閉時(shí)儲(chǔ)氣室和樣品室處于氣態(tài)的氫原子摩爾量，%2> 分別表不當(dāng)儲(chǔ)氣室和樣品室之間的閥門打開(kāi)時(shí)儲(chǔ)氣室和樣品室處于氣態(tài)的氫 原子摩爾量；材料內(nèi)部的氫濃度數(shù)學(xué)計(jì)算模型為
權(quán)利要求
1.一種儲(chǔ)氫材料壓力-濃度等溫線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:首先對(duì)儲(chǔ)氫材料吸放氫壓力-濃度等溫線(PCT曲線)測(cè)試的流程進(jìn)行分析，得到閥門的時(shí)序開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及溫度和壓力數(shù)據(jù)時(shí)序采集過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上得到儲(chǔ)氫材料吸放氫量數(shù)學(xué)計(jì)算模型和材料內(nèi)部的氫濃度數(shù)學(xué)計(jì)算模型，其中所涉及的氫氣真實(shí)密度的計(jì)算采用32位參數(shù)的MBWR氫氣狀態(tài)方程；MBWR氫氣狀態(tài)方程是以壓力為顯式，以溫度和密度為自變量，其形式為
2.按照權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)氫材料壓力-濃度等溫線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述的氫氣真實(shí)密度計(jì)算是通過(guò)Origin軟件的C編程環(huán)境Code builder實(shí)現(xiàn)的，即首先根據(jù)上述MBWR氫氣狀態(tài)方程的計(jì)算方法寫出對(duì)應(yīng)的Origin C程序代碼，然后將其拷入Code builder編程環(huán)境的Multiple Document Interface區(qū)域，然后點(diǎn)擊Build按鈕對(duì)代碼進(jìn)行編譯，當(dāng)左下角的Output Window框中顯示compiling...densfororigin.cLinking...Done!字樣,表示該程序編譯成功，并且可以被Origin軟件調(diào)用，氫氣真實(shí)密度計(jì)算程序在調(diào)用時(shí)候的函數(shù)名為dens (p，t)。
3.按照權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)氫材料壓力-濃度等溫線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述的儲(chǔ)氫材料吸放氫量數(shù)學(xué)計(jì)算模型為AnH，Sp，2 = nm+nu-n^-nw,其中η。、ns；1分別表示當(dāng)儲(chǔ)氣室和樣品室之間的閥門關(guān)閉時(shí)，儲(chǔ)氣室和樣品室中處于氣態(tài)的氫原子摩爾量，％2、％2分別表示當(dāng)儲(chǔ)氣室和樣品室之間的閥門打開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)氣室和樣品室中處于氣態(tài)的 氫原子摩爾量；材料內(nèi)部的氫濃度數(shù)學(xué)計(jì)算模型為n 其中Σ Λy A"HSn ”表示累積吸放氫的原子摩爾量，nsp表示測(cè)試樣品的摩爾量，Sp表示被測(cè)樣品，2表示閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，i表不第i次向樣品充放氫。
4.按照權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)氫材料壓力-濃度等溫線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述按Origin軟件語(yǔ)法格式要求建立的模型包括儲(chǔ)氫材料吸放氫量計(jì)算模型和材料內(nèi)部的氫濃度計(jì)算模型，其中按Origin軟件語(yǔ)法格式要求建立的儲(chǔ)氫材料吸放氫量具體計(jì)算模型為(VE* (dens (col (A), col (D)) -dens (col (C), col (D))) +VL* (dens (col (B), col (D))-dens (col (C), col (D))) + (Vs-Vsp) * (dens (col (B), col (E)) -dens (col (C), col (E)))) *2/`1000，其中Vk表示儲(chǔ)氣室的容積，'表示樣品室與儲(chǔ)氣室之間連接管道的容積，Vs表示樣品室的容積，Vsp表示被測(cè)樣品的體積，col(A)表示數(shù)據(jù)表中填入的通過(guò)傳感器測(cè)試獲得的儲(chǔ)氣室壓力數(shù)據(jù)，Col(B)表示數(shù)據(jù)表中填入的通過(guò)傳感器測(cè)試獲得的樣品室壓力數(shù)據(jù)，col (C)表示數(shù)據(jù)表中填入的通過(guò)傳感器測(cè)試獲得的平衡壓力數(shù)據(jù)，Col(D)表示數(shù)據(jù)表中填入的通過(guò)傳感器測(cè)試獲得的室溫?cái)?shù)據(jù)，col (E)表示數(shù)據(jù)表中填入的通過(guò)傳感器測(cè)試獲得的樣品室溫度數(shù)據(jù)，dens (p, t)表示不同壓力和溫度下氫氣的密度，通過(guò)所述氫氣真實(shí)密度計(jì)算程序計(jì)算獲得；按Origin軟件語(yǔ)法格式建立的材料內(nèi)部的氫濃度具體計(jì)算模型為sum (col (F) Vnsp，其中col(F)就是經(jīng)前述吸放氫量計(jì)算模型計(jì)算獲得的氫原子摩爾量數(shù)據(jù) 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理方法，特別是一種儲(chǔ)氫材料壓力-濃度等溫線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理方法，解決了傳統(tǒng)的采用Visual C++進(jìn)行儲(chǔ)氫材料PCT曲線測(cè)試數(shù)據(jù)處理中存在的復(fù)雜繁瑣，效率低下，直接輸出的數(shù)據(jù)圖不符合國(guó)際上論文發(fā)表和研究報(bào)告所要求的規(guī)范等問(wèn)題。本數(shù)據(jù)處理方法，首先對(duì)儲(chǔ)氫材料PCT曲線測(cè)試的流程進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上建立相關(guān)計(jì)算模型，然后通過(guò)Origin C編程計(jì)算氫氣真實(shí)密度，通過(guò)在Origin數(shù)據(jù)表中填入計(jì)算模型和測(cè)試數(shù)據(jù)獲得材料中氫濃度數(shù)據(jù)，最后以材料中氫濃度數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，吸放氫平衡壓數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)作圖，就得到儲(chǔ)氫材料的吸放氫PCT曲線。本發(fā)明可以大大簡(jiǎn)化儲(chǔ)氫材料PCT曲線測(cè)試的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，明顯改善了工作效率，同時(shí)所輸出的數(shù)據(jù)圖滿足通用出版規(guī)范，能夠直接用于論文出版和研究報(bào)告發(fā)表。
文檔編號(hào)G01N7/00GK103149119SQ20131004906
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者程宏輝, 黃新, 王妹婷, 嚴(yán)凱, 王昌龍 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)