1．目的及意义

论文目的：

日益匮乏的化石能源和严重的环境污染问题，迫使我们寻求新的无污染的可再生能源。氢能是一种无污染的可再生能源。当前氢能研究的直接目标是以氢燃料电池为动力的电动汽车。目前，制约氢燃料电池电动汽车发展的三大障碍是：①质子交换膜燃料电池的价格较高；②无适宜的储氢技术；③没有氢源基础设施。在这三大障碍中，储氢问题一直没有得到很好的解决。美国能源部(The Department of Energy, DOE)对车载储氢技术定的目标为：在温和的条件下，重量储氢密度达到6.5wt%,体积储氢密度达到62kgH2*nT3。但是，综观目前所有实际可用的车载储氢技术，包括高压氢气、液氢、金属氢化物储氢、吸附储氢等方式，还没有-种储氢系统能达到这个标准。

若使氢燃料电池汽车具有与油料车同样的额定里程，车上必须一次充 5kg氢气。常温、常压下5kg氢气体积是55. 6W。储氢的关键就转换到如何把55. 6ra3的体积转化为100升以下(体积减少到原来的556分之一)，所用方法还须保证氢气充放快速、可逆、廉价。本文对目前所采用的低温高压条件下，氢气快充过程的参数进行研究。

论文意义：

随着氢燃料电池汽车的出现，对高压气态氢气快充技术的要求也更加严格。现阶段70MPa车用储氢气瓶的快充过程温升研究还存在许多问题问题：目前可以作为相关技术论证依据的70MPa气瓶的快充试验数据仍然较少；虽然一些相关的标准化组织给出了一些快充方案的要求，但是70MPa气瓶的快充控制方案等相关充气条件的设置缺少足够的试验、数值和理论分析作为论证；对于快充过程的温升物理机制、能效优化以及复杂多变的充装条件对温升的影响等方面还处于积累阶段，尚未理解透彻；另外由于储氢气瓶及其氢气加注系统是一个复杂的系统，而由于系统的标准化进程还在初级阶段，现有的快充相关结论仅能用于一些定性分析，而无法给出具有广泛适用性的定量分析。本文旨在研究车载储氢氢气快充过程的参数，抛砖引玉，希望有更多相关权威人士能够重视并参与到氢气快充的研究中。

国内外研究现状分析：

对于高压气态储氢系统，结合车用储氢系统的体积储氢密度要求，比较理想的车用氢气储存压力为35．70MPa。目前，35MPa车用高压气态储氢和加氢技术已比较成熟，绝大多数加氢站都具有35MPa高压氢气的加注能力。为了满足500km的续驶里程要求，2006年以来，采用70MPa的储氢压力已经成为车用高压气态储氢技术研究的趋势。

目前，日本自动车研究所(JAR，JapanAutomobile ResearchInstitute)是世界范围内氢燃料电池车技术领域最为活跃的研究机构之一。2006年Hirotani等人发表了对工作压力35MPa、容积34L和74L的两种III型气瓶(铝合金内衬)和容积65L的IV型气瓶(塑料内衬)，以及工作压力70MPa、容积41L的III型气瓶和容积31L的IV型气瓶在不同充气速率下的快充试验结果，并且给出了35MPa的三种气瓶在不同升压模式(恒速、先快后慢、先慢后快和阶梯式的气瓶升压方式)下的快充试验；2006年伊藤裕一等人利用FVM方法，对工作压力35MPa、容积34L的III型气瓶的快充过程，进行了三维数值模拟，该模拟模型采用了理想气体方程来描述氢气的物性；2008年Terada等人利用工作压力35MPa、容积34L型气瓶和容积65L的IV型气瓶，通过改变气瓶进口氢气加注管的直径和射流射出方向的方法，研究了气瓶快充时的内部气体及内衬内壁面的温升规律；2009年Yoshimura等人不再采用前述的单瓶快充试验，而是对包括两个工作压力35MPa的III型气瓶(容积分别为34L和74L)以及各种组件的集成储氢系统，进行了快充试验，研究了除气瓶外的这些组件对快充温升的影响，结果显示：对于双瓶储氢系统，由于两个气瓶内部温度分布可能不同，可能导致两气瓶内压力不均衡口。201 1年Matsuno等人对两种工作压力为70MPa的储氢气瓶(容积125L的III型气瓶和容积40L的IV型气瓶)进行了多次循环的快速充放试验，通过反复的充气和放气，研究了此时气瓶内部氢气的温升变化规律，发现气瓶内部温度场的变化模式在循环开始时主要受到环境温度、氢源储罐内氢气温度和放气时间等测试条件的影响，但在一定循环次数后，其变化模式达到稳定状态。

浙江大学化工机械研究所高压过程装备实验室，也一直致力于高压储氢系统相关技术的研究，并受到了国家高技术研究发展计划(863计划)和国家重点基础研究发展计划(973计划)的资助。在车用高压储氢气瓶的快充温升研究方面，已发表的文献如下：2009年刘延雷和赵磊等人对工作压力35MPa、容积150L的III型气瓶，分别进行了快充过程的试验和二维数值模拟，揭示了起充压力、质量流率和环境温度对快充温升的影响口；2011年刘格思等人对工作压力70MPa、容积74L的III型气瓶进行了快充过程的二维数值模拟，通过改变气瓶升压模式以及升压速率的方式，探究了快充过程中气瓶内部氢气温升的变化规律。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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基本内容：

（1）绪论。阐述目前氢能汽车技术、车用储氢技术的研究现状，以及车用低温高压储氢罐氢气加注过程研究进展，做出总结。提出自己发现的问题和看法，引出对本文研究的简介，阐述研究内容。