本發(fā)明涉及一種可準(zhǔn)確測定氫擴(kuò)散系數(shù)的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置。

背景技術(shù)：

通常，測定金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)的方法采用電化學(xué)法、肉眼觀察法、圖像分析法、氣相色譜法、毛細(xì)管法或電容法等。

電化學(xué)法是指測定氫原子在試片的滲透面引起電離反應(yīng)時產(chǎn)生的電流的方法。這種電化學(xué)法可測出較為準(zhǔn)確的氫量，但是試片表面上鍍鈀(pd)等試片預(yù)處理及準(zhǔn)備非常復(fù)雜。

肉眼觀察法是指直接用肉眼觀察被釋放的氫所形成的氣泡的方法。這種肉眼觀察法的優(yōu)點(diǎn)是測定裝置的制造費(fèi)用低廉，但是存在基于觀察者的再現(xiàn)性低的問題。

圖像分析法利用適當(dāng)?shù)恼彰骱蛿z像機(jī)測定氫氣泡以提高基于觀察者的再現(xiàn)性，但是從根本上存在以氫氣泡量估算氫量時根據(jù)氫氣泡形狀氫量測定值出現(xiàn)較大誤差的問題。

利用氣相色譜的方法是對被釋放的氫量用氣相色譜進(jìn)行分析的方法，可以評估準(zhǔn)確的氫產(chǎn)生量。然而，利用氣相色譜的方法由于測定周期非常長，因此對短時間內(nèi)發(fā)生氫滲透的薄板難以進(jìn)行測定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明一實(shí)施例提供一種可利用簡單的結(jié)構(gòu)容易測定金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置。

技術(shù)方案

本發(fā)明一實(shí)施例的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置包括：第一容器，所述第一容器其內(nèi)部儲存第一液體；第二容器，所述第二容器設(shè)置在第一容器的上方且儲存第二液體；金屬試片，所述金屬試片設(shè)置在第一容器和第二容器之間且設(shè)置成一面及另一面分別接觸第一液體和第二液體；反應(yīng)電極，所述反應(yīng)電極設(shè)置在第二容器的內(nèi)部；供電單元，所述供電單元向金屬試片和反應(yīng)電極供電，以從金屬試片的一側(cè)向第一液體的內(nèi)部產(chǎn)氫；第三容器，所述第三容器與第一容器連接，產(chǎn)氫后第一液體的一部分移動到所述第三容器；以及測重單元，所述測重單元測定第三容器的重量。

第一液體可以是蒸餾水或甘油，而第二液體可以是電解液。

第三容器中可以儲存體積相當(dāng)于氫體積的第一液體的一部分。

第一容器可形成有向一側(cè)開放的第一開口，而且可分別設(shè)置有注入第一液體的第一注入單元和排出第一液體的一部分的排液單元。

第一容器可在與金屬試片接觸的部分上設(shè)置第一密封單元。

第二容器可形成有向一側(cè)開放的第二開口，而且可設(shè)置有注入第二液體的第二注入單元。

第二容器可在與金屬試片接觸的部分上設(shè)置第二密封單元。

第二容器上可設(shè)置第二液體超過預(yù)定高度就向外排出的溢流管。

金屬試片可以是陰極，反應(yīng)電極可以是陽極。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，利用對應(yīng)于氫氣泡的液體排出量來測定通過金屬試片的氫的滲透率，從而可以準(zhǔn)確地測定金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)而可利用簡單的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地測定金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)。

附圖說明

圖1是示意性地示出本發(fā)明一實(shí)施例的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置的主要部分立體圖。

圖2是示意性地示出圖1的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置的主要部分剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易實(shí)施本發(fā)明。但，本發(fā)明可采用各種不同方式實(shí)施，不限于在此說明的實(shí)施例。為了清楚地說明本發(fā)明，在附圖中省略了與說明無關(guān)的部分，在通篇說明書中對相同或類似的構(gòu)件采用了相同的附圖標(biāo)記。

圖1是示意性地示出本發(fā)明一實(shí)施例的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置的主要部分立體圖，圖2是示意性地示出圖1的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置的主要部分剖視圖。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明一實(shí)施例的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置100包括：第一容器10，所述第一容器10形成有第一儲存空間13，其內(nèi)部儲存第一液體11；第二容器20，所述第二容器20設(shè)置在第一容器10的上方且形成有第二儲存空間23，其內(nèi)部儲存第二液體21；金屬試片40，所述金屬試片40設(shè)置在第一容器10和第二容器20之間且設(shè)置成一面接觸第一液體11而另一面接觸第二液體21；反應(yīng)電極30，所述反應(yīng)電極30設(shè)置在第二容器20的第二儲存空間23的內(nèi)部；供電單元50，所述供電單元50向金屬試片40和反應(yīng)電極30供電，以從金屬試片40的一側(cè)向第一液體11的內(nèi)部產(chǎn)氫；第三容器60，所述第三容器60與第一容器10連接，產(chǎn)氫后第一液體11的一部分移動到所述第三容器60；以及測重單元70，所述測重單元70測量第三容器60的重量。

第一容器10可設(shè)置成上部開放的狀態(tài)。即，第一容器10中形成有儲存第一液體11的第一儲存空間13，第一儲存空間13的上方可設(shè)置成開放的狀態(tài)。

儲存在所述第一容器10的第一儲存空間13的第一液體11是常溫下氫溶解度小的液體，本實(shí)施例中可使用蒸餾水或甘油。

如上所述，第一液體11使用蒸餾水或甘油等常溫下氫溶解度小的液體，通過金屬試片后釋放出來的氫可包含在第一液體11的內(nèi)部。對此，在下面進(jìn)一步詳細(xì)地予以說明。

第一容器10上可設(shè)置用于向第一儲存空間13注入第一液體11的第一注入單元15。

對于第一注入單元15，其內(nèi)部形成有將第一液體11注入第一儲存空間13的內(nèi)部的注入管道，且通過開關(guān)閥15a進(jìn)行開關(guān)操作，從而可選擇性地將第一液體11供應(yīng)到第一儲存空間13的內(nèi)部。

所述第一容器10的上方設(shè)置第二容器20。

第二容器20設(shè)置在第一容器10的上方且形成為具有與第一容器10相同或類似的大小，所述第二容器20的內(nèi)部可形成第二儲存空間23。這種第二儲存空間23中儲存第二液體21。

第二液體21可使用電解液。如上所述，第二液體21使用電解液是為了在電源施加到下述的反應(yīng)電極30時使氫容易產(chǎn)生。對此，在下面進(jìn)一步詳細(xì)地予以說明。

第二容器20上可設(shè)置用于注入第二液體21的第二注入單元25。

第二注入單元25可設(shè)置成朝第二容器20的上方突出與第二儲存空間23連通。因此，第二液體21可通過第二注入單元25注入到第二儲存空間23的內(nèi)部。這種第二注入單元25可通過開關(guān)閥選擇性地進(jìn)行開關(guān)。

這種第二容器20的內(nèi)部可設(shè)置反應(yīng)電極30。另外，第二容器20上可設(shè)置溢流管27，以在第二液體21填充于第二儲存空間23達(dá)到預(yù)定高度以上時向外排出。

通過供電單元50的啟動，反應(yīng)電極30可在第二容器20的內(nèi)部對第二液體21施加電刺激以產(chǎn)氫。如上所述，隨著反應(yīng)電極30的工作在第二容器20的內(nèi)部產(chǎn)生的氫可通過金屬試片40進(jìn)入到第一容器10的內(nèi)部。

金屬試片40設(shè)置在第一容器10和第二容器20之間，并且可設(shè)置成一面接觸第一液體11而另一面接觸第二液體21。

也就是說，金屬試片40可設(shè)置成分隔第一容器10和第二容器20的第一儲存空間13和第二儲存空間23的相連部分。在第一容器和金屬試片40之間的部分以及第二容器20和金屬試片40之間的部分上分別可設(shè)置密封單元41。

密封單元41可包括設(shè)置在第一容器10和金屬試片40之間的第一密封單元41a以及設(shè)置在第二容器20和金屬試片40之間的第二密封單元41b。因此，密封單元41可穩(wěn)定地進(jìn)行密封以免第一液體11及第二液體21泄漏到外部。

金屬試片40為導(dǎo)電性材料，可連接在供電單元50而起到陰極功能。并且，設(shè)置在第二容器20的第二儲存空間23內(nèi)部的反應(yīng)電極30可連接在供電單元50而起到陽極功能。

如上所述，隔著金屬試片40第一液體11和第二液體21接觸于金屬試片40的兩面，通過供電單元50的啟動在電解液即第二液體21中產(chǎn)生的氫會擴(kuò)散到金屬試片40的內(nèi)部。接著，氫擴(kuò)散到金屬試片40的內(nèi)部后，可朝第一容器10的第一液體11方向釋放出來。

如上所述，氫釋放到第一容器10的內(nèi)部時，釋放到第一容器10內(nèi)部的氫為分子形式，在第一液體11的內(nèi)部會產(chǎn)生氫氣泡。因?yàn)闅錃馀葆尫诺降谝蝗萜?0的內(nèi)部，所以第一液體11會排出到第一容器10的外部，排出的量相當(dāng)于氫氣泡體積。從第一容器10排出的第一液體11可通過排液管61儲存到第三容器60。

第三容器60位于遠(yuǎn)離第一容器10的下方，可選擇性地儲存通過排液管61排出的第一液體11。在本實(shí)施例中例示出了第三容器60設(shè)置在第一容器10的下方，但并不局限于此，也可以適當(dāng)?shù)馗淖兾恢茫谌萜?0的液面比第一容器10的液面位于下方即可。在使排液管61的端部位于第三容器60內(nèi)部的狀態(tài)下打開排液閥，通過第一注入單元將第一液體加入到第三容器60，在排液管61的端部沒入第三容器60的第一液體的狀態(tài)下，實(shí)施供電就能進(jìn)行氫滲透實(shí)驗(yàn)。

排液管61上設(shè)置排液閥61a，隨著排液閥61a被打開，第一容器10的第一液體11可移動到第三容器60。

也就是說，排液閥61a被打開時，若通過第一注入單元15加入第一液體11，則第一液體11被通過金屬試片40產(chǎn)生的氫氣泡所產(chǎn)生的壓力從第一容器10的內(nèi)部通過排液管61擠出而進(jìn)入到第三容器60。

另外，第三容器60通過測重單元70可在第一液體11被儲存的狀態(tài)下進(jìn)行重量測定。

測重單元70設(shè)置在第三容器60的下方，可實(shí)時測定第三容器60的重量，從而可以確認(rèn)第一液體11從第一容器10排出到第三容器60的量。因此，可測定氫通過金屬試片40按時間排出到第一容器10內(nèi)部的量，從而可以測定金屬的氫滲透率。

如上所述，本發(fā)明的金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)測定裝置100測定通過金屬試片40的氫的滲透率，以此可準(zhǔn)確地測定金屬中氫擴(kuò)散系數(shù)。

以上對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于此，在權(quán)利要求書和說明書及附圖范圍內(nèi)能夠以各種方式變形實(shí)施，這些也屬于本發(fā)明的范圍。

符號說明

10：第一容器11：第一液體

13：第一儲存空間15：第一注入單元

15a：開關(guān)閥20：第二容器

21：第二液體23：第二儲存空間

25：第二注入單元27：溢流管

30：反應(yīng)電極40：金屬試片

50：供電單元60：第三容器

61：排液管61a：排液閥

70：測重單元