金属氢化物氢气储存的模拟文献综述
2020-04-14 19:48:00
论文的目的:
氢能源的利用,除了制备氢之外,还有一个氢的贮存问题有待解决。现在一般都用一种钢制的耐高压容器氢气瓶来贮存氢气,但容量小,而且还有爆炸的危险。正当人们为解决氢气的贮存问题而苦苦思索之时,金属材料的最新研究成果给我们带来了希望。有些金属具有捕捉氢的能力,这类金属叫做贮氢金属。它们在一定的温度和比平衡分解压高的压力下能够大量吸收氢气,形成金属氢化物。储氢技术是氢能实现规模化应用的瓶颈,也是燃料电池技术能否成功应用于交通运输领域的关键问题之一。本论文基于Matlab/Simulink平台,实现金属氢化物储氢系统的集总参数模型。模拟金属氢化物的储氢系统,通过与其他文献中的数据进行比较,进行验证。为了提高储氢系统的效率,研究了环境温度、供气压力、出口压力和总换热系数对贮氢能力的影响,总结出提高系统储氢能力的一些结论。
论文的意义:
(1)综述储氢技术的国内外研究进展,对适于商业应用的高压气态储氢技术、低温液态储氢技术、金属氢化物储氢技术,以及低温高压、高压金属氢化物复合储氢技术展开比较和分析。通过对氢储能系统应用过程的分析,认为氢储能系统对储氢技术的要求,更侧重于安全性、成本和体积密度。综合考虑各种储氢方式在氢储能应用上的优缺点,认为金属氢化物储氢技术和高压金属氢化物储氢技术具有显著的优势。
(2)Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。模拟通过金属氢化物储氢系统的集总参数模型,采用金属氢化物的储氢系统通过与其他文献中的数据进行比较和验证。为了提高储氢系统的效率,研究了环境温度、供气压力、出口压力和总换热系数对贮氢能力的影响,需求增加储氢量和提高充气效率的方法,对实际的运用提供指导具有重要的现实意义。
金属氢化物储氢在国内外的应用现状分析:
氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。氢气燃烧后只产生水和热,是一种理想的清洁能源。氢能利用技术,如氢燃料电池和氢内燃机,可以提供稳定、高效、无污染的动力,在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用,国内外对氢能技术都有大量资金投入,以加快氢能技术的研发和应用。氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视,以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。氢能的利用需要解决三个问题:氢的制取、储运和应用,而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。储氢材料的研究始于上世纪60年代末,由美国Brookhaven国家实验室和荷兰Philips公司分别报道发现Mg2Ni和LaNi5可吸收大量的氢,并伴随产生很大的热效应,这种特性使之有可能应用于储氢、热泵、氢分离等技术领域,引起了学术界和工业界的广泛兴趣,并很快在上述领域得到成功应用。尤其是上世纪80年代,储氢合金在镍-金属氢化物(Ni-MH)可充电池技术上的成功应用,在全球范围掀起了储氢材料的研究热潮。我国政府也及时对这一领域给予大力支持,通过20余年的共同努力,我国的储氢电极材料及其相关产业得到快速发展。2007年我国储氢电极材料年产量近万吨,位居世界前列。
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2. 研究的基本内容与方案
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