氢气经济中泄漏测试的重要性

尽管与烃类燃料相比，氢气作为燃料使用时更为清洁，但氢气泄漏时引起的大气温室效应大约是二氧化碳的10倍。因此，在氢气的生成、存储和使用过程中减少泄漏具有极其重要的意义。随着氢气经济不断增长和新投资的到来，对氢气基础设施进行准确的泄漏测试变得更加重要。

氦气泄漏测试

在许多行业(包括氢气行业)中，高精度泄漏检测的传统解决方案是氦气泄漏测试。氦气泄漏测试通常使用氦气作为载气气体，通过发现氦气的泄漏率和使用氦气检测器(如气相色谱-质谱(GC-MS)系统)来确定泄漏率。

使用氦气作为泄漏测试载气气体的主要优点包括：

• 惰性、无毒、不可燃和不反应
• 分子量小,扩散性强、渗透率高
• 正常空气环境中氦气的含量很小，即氦本底很好

当然，氦气泄漏测试也有一些缺点，包括：

• 氦气资源很有限，昂贵
• 氦气检测仪昂贵

由于氦气在现代世界有如此多的重要用途，氦库存正在以稳定的速度减少，按照目前的消耗速度,世界可能会在不久的将来看到其供应枯竭。

氢气泄漏测试

在高精度泄漏测试方面的一种替代方法，尤其适用于氢气工业的某些应用，是氢气泄漏测试。在氢气泄漏测试中，氢气与惰性气体（通常是氮气，但氦气也是一个选择）混合，使得氢气的浓度低于总混合气体的5.7％，可以根据ISO-10156分类为非可燃性。在创建这种氢气和惰性气体混合物之后，类似于氦气泄漏测试中的过程，可以使用氢气泄漏速率和氢气检测器来确定泄漏率。

对于氢气工业，使用氢气作为载气气体进行泄漏测试具有以下优点：

• 价格低廉
• 混合物低于总混合气体5.7％时具有不可燃和惰性
• 氢气检测器成本低廉（氢气质谱仪的成本比氦气质谱仪低20倍）
• 在泄漏测试期间具有非常精确的泄漏率和操作条件，特别是对于氢气气体流量

设计更好的氦气和氢气泄漏测试

Alicat的质量流量控制器和压力控制器可用于提高氦气和氢气泄漏测试的准确性，以及其他类型的泄漏测试（例如定期压力衰减和质量流量泄漏测试）。

非持续流动泄漏测试

对于非持续流动的氦气测试，可以将Alicat的PCD与真空泵和氦气供应连接，压力控制线直接连接到DUT（待测试单元）因此，通过使用氦质谱仪测试被测装置从外部到内部的泄漏流量，可以确定泄漏率。

另外，氢气泄漏测试可以通过首先使用Alicat的MC-Series或CODA KC-Series质量流量控制器将氢气与惰性气体（例如氮气）混合来执行。类似于非持续流动氦气泄漏测试的过程，可以将Alicat的PCD与真空泵和氢气供应连接，压力控制线直接连接到DUT室和氢气质谱仪。首先使用真空泵将DUT室抽真空，然后使用氢气供应将其充满到略高于大气压力。因此，可以通过使用氢质谱仪测试从被测件外部到内部的流量来确定泄漏率。

压力衰减和质量流氢气和氦气泄漏试验
尽管与上述方法相比，用氢气或氦气测试DUT泄漏率的方法不太常见，但压力衰减和质量流泄漏测试也可以设计为同时使用氦气和氢气作为载气。

在使用氢气或氦气的压力衰减泄漏测试中，使用氦气或氢气混合惰性气体将DUT加压到给定压力，并通过关闭入口阀将其与压力源隔离。压力传感器读取随时间的压降，对应于特定的泄漏率。

有几种使用氢气或氦气进行质量流量泄漏测试的方法。

在第一种方法中，氦气或氢气供应通过带有PC3压力控制器和m系列或mw系列质量流量计的流线连接到DUT。PC3位于质量流量计的上游，并在质量流量控制器的下游探测压力。压力控制器使用氢气或氦气供应将DUT带到恒定压力，而质量流量计显示相关的氦气或氢气泄漏率。由于在这种类型的测试中泄漏氦气的费用，它可能更适合与氢混合惰性气体一起使用。

在第二种方法中，氦气或氢气供应通过流管线与单个mc系列或mcw系列质量流量控制器连接到DUT，保持恒定的压力，同时实时读取相关的泄漏率。与以前的质量流方法相比，这种方法不太适合低泄漏率的大体积，并且需要更多的稳定时间才能达到测试操作压力。

PCD-Series特点和规格：

• 超宽量程比，从0.07 PSID到3000 PSIG（仪表压力装置）或从15 PSIA到3000 PSIA（绝对压力控制器）
• 控制范围从0.01% 到100% F.S.
• NIST可溯源精度高达±0.25% F.S.
• 重复性±0.08% F.S.
• 控制响应时间快至30毫秒
• 多种模拟、串行和工业协议通信选项

MC-Series特点和规格：

• 量程0.5 SCCM到5000 SLPM(氢气质量流量计10000SLPM)，调节范围从0.01%到100% F.S.
• NIST可溯源精度，高达±0.5%的读数或±0.1% F.S.，以较大者为准
• 重复性±0.1%的读数 + 0.02% F.S.
• 控制响应时间快至30毫秒
• 多种串行和工业协议通信选项

CODA KC-Series特点和规格：

• 量程40 g/h到100 kg/h，调节范围从2%到100% F.S.
• NIST可溯源精度，高达±0.5%的读数或±0.05% F.S.，以较大者为准
• 重复性±0.05%读数 + 0.025% F.S.
• 多种串行和工业协议通信选项