1.一种金属/水反应制氢实验装置,其特征在于:包括溶液储存机构、反应机构和气量检测机构;
所述溶液储存机构与反应机构相连通,反应机构与气量检测机构相连通;
所述反应机构包括固定支架(4)、三口锥形瓶(5)、恒温水浴箱(14)和磁力搅拌器(15);磁力搅拌器(15)上方设有恒温水浴箱(14),恒温水浴箱(14)内部设有三口锥形瓶(5);三口锥形瓶(5)作为金属/水反应的容器,其上设有三个开口,分别称为溶液开口、金属粉末开口和气体开口,其中:溶液开口与溶液储存机构相连通,金属粉末开口通过密封塞密封,气体开口与气量检测机构相连通;
所述固定支架(4)固定在磁力搅拌器(15)的上方,固定支架(4)与三口锥形瓶(5)固定连接。
2.根据权利要求1所述的金属/水反应制氢实验装置,其特征在于:所述溶液储存机构包括溶液进入管(6)、电磁阀(7)、加热箱(8)、溶液储存箱(9)、热电偶(10)、温度控制仪(11)、控制箱(12)和1#压力变送器(13);
所述加热箱(8)内设有溶液储存箱(9),溶液储存箱(9)底部设有两个开口,其中一个开口与溶液进入管(6)的一端相连通,溶液进入管(6)的另一端与所述溶液开口相连通;
溶液储存箱(9)底部另一个开口上设有1#压力变送器(13),1#压力变送器(13)与控制箱(12)电连接;溶液进入管(6)上设有电磁阀(7),电磁阀(7)与控制箱(12)电连接;
所述加热箱(8)与温度控制仪(11)电连接,热电偶(10)设于溶液储存箱(9)内部,热电偶(10)与温度控制仪(11)电连接。
3.根据权利要求1所述的金属/水反应制氢实验装置,其特征在于:所述气量检测机构包括计量管(1)、储水箱(2)、气体逸出管(3)、2#压力变送器(16)、数据采集仪(17)、计算机(18)和显示器(19);
所述计量管(1)和储水箱(2)相互连通,且计量管(1)上部开口并与大气相通;储水箱(2)上部设有一个开口,该开口与气体逸出管(3)的一端相连通,气体逸出管(3)的另一端与所述气体开口相连通;
所述计量管(1)底部设有2#压力变送器(16),2#压力变送器(16)的输出端与数据采集仪(17)的输入端连接,数据采集仪(17)的输出端与计算机(18)连接,显示器(19)与计算机(18)相连。
4.根据权利要求2所述的金属/水反应制氢实验装置,其特征在于:所述溶液储存箱(9)所在的位置高于恒温水浴箱(14)50~200mm。
5.根据权利要求2所述的金属/水反应制氢实验装置,其特征在于:所述加热箱(8)的结构为圆筒形,加热箱(8)的内径为30~100mm,高度为50~200mm,加热箱(8)底部开孔,孔径为20~90mm;所述溶液储存箱(9)采用不锈钢制作,其顶部带盖,其底部的两个开口均为直径10~20mm的圆孔;溶液储存箱(9)的壁厚为1~2mm,内径为30~100mm,高度为50~200mm。
6.根据权利要求3所述的金属/水反应制氢实验装置,其特征在于:所述计量管(1)和储水箱(2)均采用透明的有机玻璃制作;计量管(1)的壁厚为1~3mm,内径为5~20mm,高度为200~500mm;储水箱(2)的壁厚为1~3mm,内径为30~150mm,高度为100~300mm。
7.一种金属/水反应制氢收集方法,其特征在于:其步骤为,
步骤一、准备反应溶液
A、连接金属/水反应制氢实验装置,开启数据采集仪(17)、计算机(18)和显示器(19);
B、向计量管(1)和储水箱(2)中注水,向溶液储存箱(9)中加入反应溶液,向恒温水浴箱(14)中注水,将三口锥形瓶(5)放入恒温水浴箱(14)中,并使用固定支架(4)将三口锥形瓶(5)固定;
C、打开温度控制仪(11)和恒温水浴箱(14)的加热开关,将溶液储存箱(9)中的反应溶液和恒温水浴箱(14)中的水加热到同一温度;
步骤二、制氢反应
a、称取待反应的金属,并将该金属放置于三口锥形瓶(5)的底部,同时将磁力搅拌器(15)的磁子放入三口锥形瓶(5)内,然后将三口锥形瓶(5)密封;
b、在控制箱(12)上设定反应溶液的加入量,然后开启电磁阀(7)向三口锥形瓶(5)中开始加入反应溶液,三口锥形瓶(5)内开始反应产生氢气;
c、开启磁力搅拌器(15)的搅拌功能,当反应溶液加入量到达控制箱(12)上的设定值时,电磁阀(7)自动关闭;
步骤三、计量产气量
I、打开计算机(18)上的数据采集软件,采集2#压力变送器(16)上的压力值;
II、开始反应后,2#压力变送器(16)测得的压力变化值为ΔP,计量管(1)中水的液位变化值为Δh,计量管(1)的底面积为s,内径为d,则产气量V根据下列公式计算:III、计算机(18)根据上述公式自动计算出氢气的实时产气量V,并在显示器(19)上显示;
步骤四、氢气排放
实验结束后,打开三口锥形瓶(5)上的金属粉末开口,计量管(1)和储水箱(2)中的水位高度再次相同,继续进行下一组实验测试。