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原文传递一种地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统

专利名称：	一种地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统
摘要：	本发明公开了一种地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，包括：储气库模块、巷道模块和浓度监测处理模块；其中，储气库模块用于储藏氢气和提供待测样本；巷道模块与储气库模块连接，用于为不同水平区域的垫层气浓度监测提供检测环境；浓度监测处理模块与所述储气库模块连接且安装于所述巷道模块内部，浓度监测处理模块用于实时监测不同水平区域的垫层气浓度和进行监测数据处理。本发明可以实现内衬式岩洞氢气储气库的垫层气浓度及时、准确的监测，保障采出的氢气纯度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	蔚立元;弭宪震;胡波文;李树忱;李卫;魏超;张涛
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-14T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311016127.8
公开号：	CN117030531A
代理机构：	北京盛询知识产权代理有限公司
代理人：	罗金华
分类号：	G01N7/00;G;G01;G01N;G01N7;G01N7/00
申请人地址：	221116 江苏省徐州市泉山区大学路1号中国矿业大学
主权项：	1.一种地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，包括：储气库模块、巷道模块和浓度监测处理模块；其中，所述储气库模块用于储藏氢气和提供待测样本；所述巷道模块与所述储气库模块连接，所述巷道模块用于为不同水平区域的垫层气浓度监测提供检测环境；所述浓度监测处理模块与所述储气库模块连接且所述浓度监测处理模块安装于所述巷道模块内部，所述浓度监测处理模块用于实时监测不同水平区域的垫层气浓度和进行监测数据处理。 2.根据权利要求1所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述储气库模块包括：储氢库衬砌(5)、注采管(7)、多级密封器(8)和注采口(9)，其中，所述储氢库衬砌(5)、注采管(7)、注采口(9)和所述多级密封器(8)依次连接。 3.根据权利要求2所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述巷道模块包括若干储氢库巷道(1)，若干所述储氢库巷道(1)与所述储氢库衬砌(5)连接，所述储氢库巷道(1)用于为垫层气浓度监测提供监测环境。 4.根据权利要求2所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述浓度监测处理模块包括：垫层气浓度传感器(2)、数据处理单元(3)、UPS电源(4)、连接电缆(6)和管体(211)；其中，所述垫层气浓度传感器(2)经所述管体(211)与所述储氢库衬砌(5)连接，所述垫层气浓度传感器(2)用于对地下内衬式岩洞储氢库中不同水平区域的待测样本的氢气浓度进行实时监测；所述数据处理单元(3)将所述连接电缆(6)与所述垫层气浓度传感器(2)连接，所述数据处理单元(3)用于处理监测所述垫层气浓度传感器(2)得到的压力值；所述UPS电源(4)与所述数据处理单元(3)连接，所述UPS电源(4)用于为监测系统提供能量。 5.根据权利要求4所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述垫层气浓度传感器(2)安装于所述管体(211)的上部，所述垫层气浓度传感器(2)包括压力监测单元和电解氢气单元；所述压力监测单元与所述储氢库衬砌(5)连接，所述压力监测单元用于监测垫层气的压力值；所述电解氢气单元与所述压力监测单元连接，所述电解氢气单元用于将所述待测样本中氢气进行完全电解。 6.根据权利要求5所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述压力监测单元包括：外部壳体(201)、中间壳体(202)、氢气半透膜(208)、压力传感器(203)、泄压阀(212)和第一阀门(209)；所述第一阀门(209)安装于所述压力监测单元的左下部，且与所述管体(211)连接，所述第一阀门(209)用于控制储氢库内的待测样本进入所述压力监测单元；所述压力传感器(203)安装于所述压力监测单元的右上部，且经所述连接电缆(6)与所述数据处理单元(3)连接，所述压力传感器(203)用于获取待测样本的初始压力值和氢气被电解后的压力值；所述氢气半透膜(208)安装于所述压力监测单元的右下部，且所述中间壳体(202)连接，所述氢气半透膜(208)用于控制所述压力监测单元的待测样本进入所述电解氢气单元；所述泄压阀(212)安装于所述压力监测单元的左上部，且与所述外部壳体(201)连接，所述泄压阀(212)用于保持所述压力监测单元内的压力值与环境压力相同。 7.根据权利要求6所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述电解氢气单元包括：外部壳体(201)、中间壳体(202)、浓硫酸电解质(204)、对电极(205)、工作电极(206)、压力平衡膜(207)第二阀门(210)和温度传感器(213)；其中，所述第二阀门(210)与所述管体(211)连接，所述第二阀门(210)用于控制压力差；所述浓硫酸电解质(204)充满所述电解氢气单元，用于提供电解质溶液；所述对电极(205)和所述工作电极(206)嵌于外部壳体(201)，且所述对电极(205)和所述工作电极(206)经导线与电阻串联，用于电解氢气；所述压力平衡膜(207)安装于所述电解氢气单元的右下部，所述压力平衡膜(207)用于设备屏障保护；所述温度传感器(213)嵌于所述外部壳体(201)，所述温度传感器(213)的一端与所述浓硫酸电解质(204)接触，另一端经连接电缆(6)与所述数据处理单元(3)连接，所述温度传感器(213)用于监测所述浓硫酸电解质(204)的温度。 8.根据权利要求7所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述工作电极(206)的电离反应为：H2→2H++2e-；所述对电极(205)的电离反应为：2H++2e-+PtO2→PtO+H2O。 9.根据权利要求7所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述压力平衡膜(207)包括聚四氟乙烯薄膜所述氢气半透膜(208)包括PET半透膜。 10.根据权利要求7所述的地下内衬式岩洞储氢库垫层气浓度监测系统，其特征在于，所述数据处理单元(3)包括控制器、数据采集单元、数据计算单元和数据输出单元；其中，所述数据采集单元用于记录所述压力传感器(203)所测得待测气体的初始压力值以及氢气被电解后的压力值；所述数据计算单元用于计算垫层气浓度；所述数据输出单元用于将所述垫层气浓度输出；所述控制器用于程序控制。
所属类别：	发明专利