本发明公开了一种气体混合装置，包括混合釜装置、用于对混合釜装置内部气体实现混合搅拌的搅拌装置和多个独立设置的独立储气装置，所述的混合釜装置上设置有进气管道和出气管路，所述的进气管道上连接有多路输送且单独控制气体输入体积的流量控制装置，所述的出气管路上连接有用于实现输出气体压力调节的压力控制装置，所述的流量控制装置连接储气装置。还公开了一种天然气掺氢渗透试验系统及利用其进行实验的方法。该气体混合装置，实现混合气体任意比例的调节设计，实现了输出气体压力任意调节的设计，能够满足不同实验的要求。实现了在不同比例混合气体、在不同压力状态下，对天然气管壁渗透率的测试，操作方便精准，安全可靠。