TWI475220B - 簡易油品品質檢測裝置及檢測方法 - Google Patents
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Description
本發明有關於一種油品的檢測裝置及檢測方法，尤指一種生質柴油的檢測裝置及檢測方法。
2011年英國石油公司所公布BP Statistical Review of World Energy報告中指出，在2010年的全球生質能源產量就提升了將近15%。年總產量接近於六萬千噸，並且持續激增之中，而佔生質能源產量最大宗的即是生質柴油。此外，不論是燃料用油、食品用油以及其廢棄油、油品原料等，從原料控管、製程控管到產品品管、以及後續的回收作業，這些流程皆需要不斷地進行油品檢測。因此，如何以簡易的方式，快速、準確地提供管理人員相關的關鍵資訊，以及如何準確且迅速地作好生質柴油的品質控管，的確是目前很重要的課題。
然而，目前的油品檢測方法較為耗時、且使用的儀器昂貴、且檢測流程過於複雜。有鑑於此，目前需要一種能改善上述缺失的油品檢測裝置及檢測方法。
本發明的主要目的為提供一種油品的檢測裝置及檢測方法，具有較優越的檢測性能以及可重複性。
依據本發明的一實施例，提供一種簡易油品品質檢測裝置，包括：一頻譜分析儀；以及一對電極片，各該電極片具有一第一表面，而該第一表面的上端部連接有一導電片，而該第一表面的下端部設有一碳塗電極，該二電極片之導電片耦接於該頻譜分析儀，且該二電極片的第一表面相互面對。
依據本發明的一實施例，提供一種油品品質檢測方法，
包括下列步驟：製備一對電極片，而各該電極片的第一表面的下端部設有一碳塗電極；將該二電極片與一頻譜分析儀相耦接，其中該二電極片的第一表面相互面對；將待測油品裝入容器中；以及將該二個電極片的碳塗電極插入裝有待測油品的容器中，以便量測待測油品的阻抗值。
第1圖繪示本發明一實施例所提供的油品品質的檢測裝置的示意圖。如第1圖所示，該檢測裝置100包括一頻譜分析儀102以及一對厚度為5毫米的電極片104，頻譜分析儀102可使用50mv的正弦訊號進行掃瞄，而正弦訊號的頻率可設定於10mHz至100kHz之間。頻譜分析儀102的正極夾103A以及負極夾103B分別夾住該二電極片104，且透過一夾子105將該二電極片104及一絕緣材料的隔板106夾住，其中隔板106夾在二個電極片104之間，且隔板106的厚度W為0.08毫米。二個電極片104的下端部插入裝有生質柴油200的容器300中，該檢測裝置100還包括一溫度控制器108，而裝有生質柴油200的容器300置放於溫度控制器108上，溫度控制器108用以調控生質柴油200的溫度。
第2圖繪示檢測裝置的檢測片的示意圖。如第1圖及第2圖所示，電極片104具有一第一表面110及一相對於第一表面110的第二表面111，電極片104為網狀印刷碳塗佈電極(screen-printed carbon paste electrode)，第一表面110的上端部連接有一長形狀的導電片112以及第一表面110的下端部設有一圓形的碳塗電極114。以往使用金屬(例如白金、不鏽鋼)電極進行生質柴油200的檢測時，無法獲得穩定及具備重複性的資料，其原因在於金屬電極的親油性較低以致於生質柴油無法緊密地貼近於金屬電極的表面而具有較大的接觸角(contact
angle)。反之碳塗電極114具有較高親油性，以致於生質柴油200可以緊密貼近於碳塗電極114而具有小於5度的接觸角。
另一方面，該二電極片104最好盡可能地貼近以使得該二電極片104之間距很小，如此一來可以大幅地降低電極片104的阻抗。此外，當兩個電極片104十分貼近時，生質柴油200會因為毛細現象而較容易吸附於電極片104上，如此一來，不需加裝泵浦系統將生質柴油200抽取至電極片104上。
第3圖繪示本發明一實施例所提供的油品品質的檢測方法的流程圖。如第3圖所示，該檢測方法的步驟如下：S301：製備一對電極片104，而電極片104的第一表面110的下端部設有碳塗電極114；S302：將該二電極片104與頻譜分析儀102相耦接，其中該二電極片104的第一表面110相互面對；S303：將二個電極片104的上端部之間夾設隔板106，隔板106之厚度等於該二電極片104之間距；S304：將生質柴油200裝入容器300中；S305：將裝有生質柴油200的容器300放置於溫度控制器108上，透過溫度控制器108調控生質柴油200的溫度；S306：將二個電極片104的碳塗電極114插入裝有生質柴油200的容器300中，以便量測生質柴油200的阻抗值。
值得一提的，每一次使用過電極片104後，可使用濃度70%的酒精對碳塗電極114進行清洗，清洗後的碳塗電極114便可再次使用，因此碳塗電極114具有高度的可重複使用性。此外要注意的是，不可使用純酒精對碳塗電極114進行清洗，因為純酒精會溶解碳塗電極114的表面。
第4圖繪示油品品質檢測裝置的等效電路圖，第5圖繪示生質柴油混合比相對於等效電路的元件參數的表格，而第6圖繪示不同混合比B(%)的生質柴油之奈氏圖。如第4圖所示，
等效電路的元件包含有溶液電阻R s
、界面電容C D
、充電電阻R CT
、以及擴散阻抗W diff
，充電電阻R CT
串聯於擴散阻抗W diff
，界面電容C D
並聯於充電電阻R CT
與擴散阻抗W diff
的等效電阻，而溶液電阻R s
串聯於界面電容C D
、充電電阻R CT
、以及擴散阻抗W diff
的等效阻抗。如第5圖所示，透過溫度控制器108讓具有不同混合比B(%)的生質柴油維持在25℃，可發現混合比B(%)會影響溶液電阻R s
、界面電容C D
、充電轉換電阻R CT
、以及擴散限制阻抗W diff
的參數值。清楚可見的，當混合比B(%)越高時，充電電阻R CT
的參數值越低。如第6圖，同一溫度下混合比B(%)分別為25%以及50%的生質柴油的奈氏曲線之軌跡不同，其中混合比50%的生質柴油的奈氏曲線的曲率半徑較小，因此由奈氏曲線的軌跡，可以很明顯地分辨出不同混合比B(%)的生質柴油。
第7圖繪示不同混合比的生質柴油之頻率-阻抗關係圖。如第7圖所示，同一溫度下，混合比B(%)較高的生質柴油，其阻抗值較小，尤其當頻譜分析儀102的頻率設定在小於10-0.5
Hz(0.32Hz)時，不同混合比的生質柴油B(%)，其阻抗值的差異最為明顯。
第8圖繪示生質柴油之頻率-校正曲線梯度的關係圖。如第8圖所示，在同一溫度下，校正曲線的斜率越大所對應的頻率(0.32Hz)，即是能讓混合比B(%)與阻抗的關係最趨近於線性也是混合比B(%)對於阻抗的影響最大的頻率。第9圖繪示生質柴油之混合比-阻抗關係圖。如第9圖所示，在同一溫度下，生質柴油的阻抗值與混合比B(%)的關係近似線性。第10圖繪示不同溫度下生質柴油之混合比-阻抗關係圖。如第10圖所示，當生質柴油的混合比B(%)越小時，溫度對於生質柴油的阻抗值的影響越小，也就是對於溫度的容忍度越高。
本發明所提供的油品品質的檢測裝置及檢測方法，該檢
測裝置的架構簡單且操作方便，故能於短暫的時間內，準確地檢測出生質柴油的阻抗，進而推導出生質柴油的混合比。此外經過多次使用後誤差值小於3%，而檢測溫度在介於25℃至65℃之間時，皆能保持優異的性能以及維持重複性，非常符合現行生質柴油的檢測需求。
以上敍述依據本發明多個不同實施例，其中各項特徵可以單一或不同結合方式實施。因此，本發明實施方式之揭露為闡明本發明原則之具體實施例，應不拘限本發明於所揭示的實施例。進一步言之，先前敍述及其附圖僅為本發明示範之用，並不受其限囿。其他元件之變化或組合皆可能，且不悖于本發明之精神與範圍。
100‧‧‧檢測裝置
102‧‧‧頻譜分析儀
103A‧‧‧正極夾
103B‧‧‧負極夾
104‧‧‧電極片
105‧‧‧夾子
106‧‧‧隔板
108‧‧‧溫度控制器
110‧‧‧第一表面
111‧‧‧第二表面
112‧‧‧導電片
114‧‧‧碳塗電極
200‧‧‧生質柴油
300‧‧‧容器
第1圖繪示本發明一實施例所提供的油品品質檢測裝置的示意圖；第2圖繪示油品品質檢測裝置的檢測電極的示意圖；第3圖繪示本發明一實施例所提供的油品品質檢測方法的流程圖；第4圖繪示油品品質檢測裝置的等效電路圖；第5圖繪示生質柴油的混合比相對於等效電路的元件參數的表格；第6圖繪示不同混合比的生質柴油之奈氏圖；第7圖繪示不同混合比的生質柴油之頻率-阻抗關係圖；第8圖繪示生質柴油之頻率-校正曲線梯度關係圖；第9圖繪示生質柴油之混合比-阻抗關係圖；以及第10圖繪示不同溫度下生質柴油之混合比-阻抗關係圖。
100‧‧‧檢測裝置
102‧‧‧頻譜分析儀
103A‧‧‧正極夾
103B‧‧‧負極夾
104‧‧‧電極片
105‧‧‧夾子
106‧‧‧隔板
108‧‧‧溫度控制器
110‧‧‧第一表面
111‧‧‧第二表面
112‧‧‧導電片
200‧‧‧生質柴油
300‧‧‧容器
Claims (11)
- 一種簡易油品品質檢測裝置，包括：一頻譜分析儀；以及一對電極片，各該電極片具有一第一表面，而該第一表面的上端部連接有一導電片，而該第一表面的下端部設有一碳塗電極，該二電極片之導電片耦接於該頻譜分析儀，且該二電極片的第一表面相互面對；一夾子；及一隔板，該隔板的材質為塑膠，該夾子將該二電極片及該隔板夾住，該隔板夾在該二電極片之間，該隔板的厚度小於0.1毫米；一裝有油品的容器，該二電極片的碳塗電極插入該容器中以形成一等效電路，而該等效電路包含有一溶液電阻、一界面電容、一充電電阻、以及一擴散阻抗，該充電電阻串聯於該擴散阻抗，該界面電容並聯於該充電電阻與該擴散阻抗，而該溶液電阻串聯於該界面電容、該充電電阻、以及該擴散阻抗。
- 如申請專利範圍第1項所述的簡易油品品質檢測裝置，其中該電極片為網狀印刷碳塗佈電極片。
- 如申請專利範圍第1項所述的簡易油品品質檢測裝置，其中該頻譜分析儀藉由一正弦訊號進行掃瞄，而該正弦訊號的頻率設定於10mHz至100kHz之間，電壓設定於約50mV。
- 如申請專利範圍第1項所述的簡易油品品質檢測裝置，更包括一溫度控制器，該溫度控制器用以調控油品的溫度。
- 如申請專利範圍第1項所述的簡易油品品質檢測裝置，其中該油品為生質柴油。
- 如申請專利範圍第1項所述的簡易油品品質檢測裝置，其中該導電片呈長形狀，而該碳塗電極呈圓形。
- 一種油品品質檢測方法，包括下列步驟：製備一對電極片，而各該電極片的第一表面的下端部設有一碳塗電極；將該二電極片與一頻譜分析儀相耦接，其中該二電極片的第一表面相互面對；透過一夾子將一塑膠的隔板夾設於該二電極片之間，且該隔板的厚度小於0.1毫米；將油品裝入容器中；以及將該二個電極片的碳塗電極插入裝有油品的容器中以形成一等效電路，該等效電路包含有一溶液電阻、一界面電容、一充電電阻、以及一擴散阻抗，該充電電阻串聯 於該擴散阻抗，該界面電容並聯於該充電電阻與該擴散阻抗，而該溶液電阻串聯於該界面電容、該充電電阻、以及該擴散阻抗。
- 如申請專利範圍第7項所述的油品品質檢測方法，其中該電極片為網狀印刷碳塗佈電極片。
- 如申請專利範圍第7項所述的油品品質檢測方法，其中設定該頻譜分析儀採用一正弦訊號進行掃瞄，且設定而該正弦訊號的頻率介於10mHz至100kHz之間，而電壓設定於約50mV。
- 如申請專利範圍第7項所述的油品品質檢測方法，更包括將裝有油品的容器放置於一溫度控制器上，透過該溫度控制器調控油品的溫度。
- 如申請專利範圍第7項所述的油品品質檢測方法，其中該油品為生質柴油。
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