本發明涉及鹽穴儲氫，具體涉及一種模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應裝置及其使用方法。
背景技術：
1、氫能源作為低碳和零碳能源被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源。氫在制儲運環節中儲和運輸是目前急需解決的關鍵技術。氫氣儲存技術中，地下儲氫被公認為是最有可能實現大規模儲存的技術。
2、地下儲氫過程中，微生物的影響是不容忽視的。據研究表明生物和非生物作用產生的氫都可以被微生物消耗。除了地下固有微生物群落，氫氣在儲存過程中從地表氣體或鉆井液中可能引入外來微生物。微生物與氫氣消耗、生產和腐蝕息息相關。有很多微生物被認為是主要的氫氣消耗者，如產甲烷菌，硫酸鹽還原菌，乙酸細菌等。氫氣的損失主要因為微生物反應將h2轉化為ch4或h2s等氣體。
3、目前對地下微生物(尤其是鹽穴內微生物)是否消耗氫的反應研究較少，也沒有專有的設備和方法對鹽穴內微生物是否消耗氫氣進行定性和定量分析，無法判斷微生物對鹽穴內儲氫的實際影響。
技術實現思路
1、現有技術中存在的問題是：現有技術中缺少針對研究鹽穴中微生物是否消耗氫氣的反應設備和方法。針對上述問題，本發明提供一種模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應器，其包括反應器本體、反應器頂蓋和樣品皿；
2、所述反應器頂蓋與反應器本體相鄰的端面密閉固定連接，所述反應器頂蓋與反應器本體之間形成密閉的容置空腔；
3、所述樣品皿水平固定在所述容置空腔的上部；
4、所述樣品皿包括固定部、承托部和磁吸部，所述固定部、磁吸部分別與所述承托部的兩端端部固定連接；
5、所述承托部通過固定部與所述容置空腔轉動固定連接；
6、所述承托部通過磁吸部與反應器本體外壁上設置的磁鐵發生磁吸作用與所述容置空腔形成固定連接；
7、所述反應器頂蓋表面設置有兩個氣體連接口，所述氣體連接口與所述容置空腔相互連通。
8、優選地，所述反應頂蓋表面還設置有壓力表，用于檢測所述容置空腔內的氣體壓力。
9、優選地，所述容置空腔的上部固定設置有掛耳，樣品皿的固定部具有與所述掛耳對應設置的掛扣，所述樣品皿通過掛扣掛在所述掛耳上與所述容置空腔形成轉動固定連接。
10、優選地，所述磁吸部的形狀為扇形，反應器本體外部磁鐵的形狀為弧形。
11、優選地，樣品皿承托部在水平面上的正投影形狀為圓形或橢圓形。
12、優選地，反應器本體外壁上設置有卡槽，所述磁鐵位于卡槽內。
13、一種模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應裝置，其包括上述反應器、循環氣罐、氣體循環管路和充氣取樣管路；
14、所述氣體循環管路的兩端端部分別固定在反應器頂蓋表面的不同位置，所述氣體循環管路與反應器的容置空腔之間形成密閉的氣體循環通道，氣體從氣體循環管路的一端進入反應器的容置空腔內，容置空腔內的氣體從氣體循環管路的另一端進入到所述氣體循環管路內；
15、所述循環管路上至少設置有兩個循環閥；
16、兩個循環閥之間設置有循環氣罐，所述循環氣罐包括氣罐本體，所述氣罐本體兩端端部分別具有上部接口和下部接口，所述氣罐本體通過上部接口與下部接口分別與所述氣體循環管路相鄰端面密閉固定連接，所述上部接口或下部接口均與所述氣罐本體相互連通；所述氣罐本體的外側包裹設置有加熱冷卻夾套，所述加熱冷卻夾套與氣罐本體之間形成密閉的夾層空腔，所述夾層空腔的上部和下部分別設置有出水口和進水口，液體介質從進水口進入夾層空腔內，液體介質再從夾層空腔出水口流出；
17、所述充氣取樣管路的一端與氣體循環管路相互連通，另一端與氣體收集裝置或氣體發生裝置或抽真空裝置相互連通，所述充氣取樣管路上設置有取樣閥；
18、所述充氣取樣管路與氣體循環管路之間形成的連接口靠近循環氣罐的上部接口。
19、一種模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應裝置，其使用方法如下：
20、(1)氮氣保護下，將樣品鹽置于反應器容置空腔的底部，再將含微生物的培養液置于樣品皿承托部表面上方，將磁鐵置于所述反應器本體外壁上的凹槽內，將樣品皿通過掛扣掛在反應器容置空腔內上部的掛耳上進行固定，樣品皿帶有磁吸部的另一端對應放置在與反應器本體外部磁鐵靠近的位置進行固定；
21、(2)打開氣體循環管路上所有的循環閥以及充氣取樣管路上的取樣閥，將抽真空裝置與所述充氣取樣管路相連進行抽真空，使得反應器容置空腔內真空度不低于0.1mpa，之后將氣體發生裝置與所述充氣取樣管路相連，向反應器容置空腔內充入高壓氫氣，當反應器容置空腔內的壓力達到10-18mpa時，充氣完成，然后重復上述抽真空和充氣的步驟至少一次，然后關閉取樣閥，保持循環閥開啟；
22、(3)通過外部加熱的方式對反應器本體進行加熱升溫至所需反應溫度，反應進行到指定時間后，反應停止，在加熱冷卻夾套內通入液體介質保溫至少5min，所述液體介質的溫度與反應器之間具有溫差，該溫差的存在使得氣體循環管路中的氣體自發地發生環形循環流動；
23、(4)之后，關閉所有的循環閥，將氣體收集裝置與所述充氣取樣管路連接，之后打開取樣閥，進行氣體收集和氣體分析，氣體收集結束后，對循環氣罐進行抽真空后，關閉取樣閥；
24、(5)之后，取走反應器外壁上的磁鐵，使得樣品皿繞掛耳向下翻轉，樣品皿表面的含微生樣落入反應器容置空腔的底部與含鹽樣發生接觸反應，接觸反應至指定的時間后，反應結束，之后打開所有循環閥，在加熱冷卻夾套內通入液體介質保溫至少5min，所述液體介質的溫度與反應器之間具有溫差，該溫差的存在使得氣體循環管路中的氣體自發地發生環形循環流動；
25、(6)最后，將取樣器與氣體收集裝置連接，打開取樣閥，收集反應器內的氣體并進行氣體分析。
26、優選地，氣體分析方法為氣相色譜分析。
27、優選地，步驟(3)中的反應溫度為30-60℃。
28、優選地，步驟(5)中的溫差不低于10℃。
29、本發明中所述的樣品鹽可以是固體鹽樣，也可以是各種濃度的液體鹽樣。本發明中所述的含微生物的培養液可以是含微生物液體培養基，也可以是含微生物的水溶液。
30、本發明具有如下有益效果：
31、(1)本發明設計得到的模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應器，其可以模擬地下鹽穴中的高壓，高濕度，高鹽環境，且其結構設計特殊，使得微生物可以在該反應器中實現無鹽或有鹽環境下與氫氣反應，通過收集無鹽或有鹽環境下微生物與氫氣反應產生的氣體并進行氣相色譜分析，根據氣體分析結果判斷微生物在無鹽或有鹽環境下是否與氫氣發生反應以及氫氣消耗量；
32、(2)本發明設計得到的模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應裝置，結構設計巧妙，通過氣體循環管路上兩個循環閥與充氣取樣管路上的取樣閥共同使用，可以實現第一次氣體取樣分析時，不會對反應器內的壓力、氣體成分造成影響，繼而不會對反應器內的第二次反應造成干擾；
33、(3)本發明在模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應裝置的氣體循環管路上設置有循環氣罐，當每次反應結束后，通過對循環氣罐進行加熱或降溫，使得循環氣罐的溫度與反應器內的氣體溫度產生10℃以上的溫差，讓反應器內產生的氣體自發地在反應器與氣體循環管路形成循環通道內循環流動混勻，然后再進行取樣分析，使得測試結果更準確；
34、(4)樣品皿承托部的坡度設計保證其內部的微生物培養液更容易能夠全部轉移至反應器本體的容置空腔底部，進一步確保了對比試驗結果的準確性。
35、說明書附圖：
36、圖1：是本發明提供的一種模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應器的結構示意圖。
37、圖2：是圖1中反應器本體的剖面結構示意圖。
38、圖3：是圖1中樣品皿的結構示意圖。
39、圖4：是圖3中樣品皿的俯視結構示意圖。
40、圖5：是圖3中樣品皿的剖面結構示意圖。
41、圖6：是本發明提供的一種模擬鹽穴中微生物消耗氫氣的反應裝置的結構示意圖。
42、圖7：是圖4中循環氣罐的結構示意圖。
43、圖中：1.壓力表，2.氣體連接口，3.反應器頂蓋，4.反應器本體，5.磁鐵，6.容置空腔，7.樣品皿，7-1.磁吸部，7-2.固定部，7-3-1.承托水平部，7-3-2.承托傾斜部，7-4.提拉桿，8.掛耳，9.氣體循環管路，10.循環閥，11.取樣閥，12.充氣取樣管路，13.循環氣罐，13-1.加熱冷卻夾套，13-2.氣罐本體，13-3.上部接口，13-4.下部接口，13-5.出水口，13-6.進水口，13-7.夾層空腔，14.卡槽。