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专利号: 2021110573527
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法,其特征在于,其步骤包括:

(1)建立筛选集合:建立不同工况下分解气体种类集合,以及原始吸附剂种类集合;

(2)预实验筛选:选取所述原始吸附剂种类集合中的每一种吸附剂分别对所述不同工况下分解气体种类集合中每一种分解气体所对应的标准气体进行吸附,根据吸附前后吸附剂的质量变化,筛选出与每一所述标准气体相适宜的吸附剂,并建立为第一吸附剂种类集合;所述标准气体为所述不同工况下分解气体种类集合中某一种分解气体所对应的标准工况条件下的单一组分气体;

(3)标准气体吸附实验筛选:选取所述第一吸附剂种类集合中的每一种吸附剂分别对所述不同工况下分解气体种类集合中每一种分解气体所对应的标准气体进行吸附,根据吸附前后气体浓度变化,筛选出与每一所述标准气体相适宜的吸附剂,并建立为第二吸附剂种类集合;

(4)混合气体吸附实验筛选:选取所述第二吸附剂种类集合中的每一种吸附剂分别对所述不同工况下分解气体种类集合中不同工况的混合分解气体进行吸附,根据吸附前后核心气体和混合分解气体的浓度变化,筛选出与每一工况下混合分解气体相适宜的吸附剂,并建立为第三吸附剂种类集合;所述核心气体为混合气氛中除分解气体以外的气体组分;

(5)建立所述不同工况下分解气体种类集合与所述第三吸附剂种类集合之间的映射关系,并基于所述映射关系选择与工况类型、混合气体组成方式相适宜的吸附剂组合方式;所述映射关系具体为工况类型、混合气体组成方式和吸附剂组合方式三者之间的一一对应关系;

(6)若根据所述映射关系,某一工况类型及混合气体组成方式条件下没有与之相对应的吸附剂组合方式,则基于分子动力学理论构建模拟吸附剂结构,并结合所述步骤(2)(3)(4)中三次吸附实验结果,筛选出与所述模拟吸附剂结构相适应的吸附剂组合方式。

2.根据权利要求1中所述环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述不同工况下的分解气体种类集合记为Gi,其中每一元素记为gim,并表示第i种类型工况下的第m种分解气体;

所述原始吸附剂种类集合记为X,其中每一元素记为xl,并表示第l种吸附剂;

其中i、m和l均为大于或等于1的整数,且l ≥ m。

3.根据权利要求2中所述环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法,其特征在于,所述步骤(2)中,选取所述原始吸附剂种类集合中的每一种吸附剂分别对所述不同工况下分解气体种类集合中每一种分解气体所对应的标准气体进行吸附,若吸附后吸附剂的质量变化量与吸附前吸附剂的质量之比大于或等于10%,则确定其为适宜吸附某一种所述标准气体的吸附剂,并将其纳入所述第一吸附剂种类集合。

4.根据权利要求3中所述环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法,其特征在于,所述步骤(3)中,选取所述第一吸附剂种类集合中的每一种吸附剂分别对所述不同工况下分解气体种类集合中每一种分解气体所对应的标准气体进行吸附,若吸附后所述标准气体的浓度变化量与吸附前所述标准气体的浓度之比大于或等于50%,则确定其为适宜吸附某一种所述标准气体的吸附剂,并将其纳入所述第二吸附剂种类集合。

5.根据权利要求4中所述环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法,其特征在于,所述步骤(4)中,选取所述第二吸附剂种类集合中的每一种吸附剂分别对所述不同工况下分解气体种类集合中不同工况的混合分解气体进行吸附,若吸附后所述核心气体的浓度与吸附前所述核心气体的浓度大于或等于99.9%,并且吸附后所述混合分解气体的浓度变化量与吸附前所述混合分解气体的浓度之比大于或等于50%,则确定其为适宜吸附某一种工况下混合分解气体的吸附剂,并将其纳入所述第三吸附剂种类集合。

6.根据权利要求1中所述环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法,其特征在于,所述步骤(6)中,所述基于分子动力学理论构建模拟吸附剂结构的步骤具体如下:获取每种分解气体的范德华表面以及每种吸附剂的多孔结构,筛选出吸附剂孔径大于分解气体范德华表面的吸附剂材料结构,并纳入吸附剂结构初选集合;

采用Materials studio软件进行仿真实验,搭建分解气体的结构,对所述吸附剂结构初选集合中的材料结构和分解气体的结构分别进行几何优化,并计算获得所述吸附剂结构初选集合中的不同吸附剂对单一分解气体的吸附能和吸附量;

将所述单一分解气体的吸附能、吸附量与预设吸附能阈值、预设吸附量阈值进行对照,若吸附剂所对应吸附能绝对值大于或等于预设吸附能阈值,且吸附剂所对应吸附量大于或等于预设吸附量阈值时,将吸附剂纳入吸附剂结构次选集合;

采用Materials studio软件模拟并建立不同工况下的混合分解气体吸附模型,并计算获得所述吸附剂结构次选集合中的不同吸附剂对混合分解气体的吸附能和吸附量,建立吸附剂结构与混合分解气体的吸附能、吸附量之间的对应关系;

基于所述对应关系,结合所述预实验筛选、标准气体吸附实验筛选以及混合气体吸附实验筛选三次吸附实验结果,根据对混合分解气体的吸附能、吸附量需求,筛选出与之结构相匹配的吸附剂。

7.根据权利要求1中所述环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法,其特征在于,所述步骤(2)(3)(4)中的吸附实验均采用吸附装置执行,所述吸附装置包括:进气管、转接件、若干气室箱和若干导气管;

所述转接件为中空的多边形棱柱状结构,所述转接件顶部与所述进气管连通,所述转接件侧面与若干所述导气管连通,每一所述导气管远离所述转接件一端均同一所述气室箱连通,所述气室箱为供容纳待测气体的密闭腔体;

每一所述导气管上均设有进气阀,用于控制待测气体进入所述气室箱的流速。