Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Tha thu a’ cleachdadh dreach brobhsair le taic CSS cuibhrichte.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a 'sealltainn an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
A’ taisbeanadh carousel de thrì sleamhnagan aig an aon àm.Cleachd na putanan Roimhe agus Air adhart gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm, no cleachd na putanan sleamhnag aig an deireadh gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm.
Thathas ag aithneachadh hydrides meatailt (MH) mar aon de na buidhnean stuthan as freagarraiche airson stòradh haidridean air sgàth an comas stòraidh mòr hydrogen, cuideam obrachaidh ìosal agus sàbhailteachd àrd.Ach, tha an cinideachd glacadh haidridean slaodach aca gu mòr a’ lughdachadh coileanadh stòraidh.Dh’ fhaodadh àite cudromach a bhith aig toirt air falbh teas nas luaithe bho stòradh MH ann a bhith ag àrdachadh an ìre gabhail de hydrogen, a’ leantainn gu coileanadh stòraidh nas fheàrr.A thaobh seo, bha an sgrùdadh seo ag amas air feartan gluasad teas a leasachadh gus buaidh mhath a thoirt air ìre gabhail de hydrogen ann an siostam stòraidh MH.Chaidh an coil leth-siolandair ùr a leasachadh an toiseach agus a bharrachadh airson stòradh hydrogen agus a thoirt a-steach mar iomlaidear èadhair-às-teas a-staigh (HTF).Stèidhichte air na diofar mheudan pitch, thathas a’ sgrùdadh buaidh rèiteachaidh an iomlaid teas ùr agus air a choimeas ris an geoimeatraidh coil helical àbhaisteach.A bharrachd air an sin, chaidh paramadairean obrachaidh stòradh MG agus GTP a sgrùdadh gu àireamhach gus na luachan as fheàrr fhaighinn.Airson atharrais àireamhach, thathas a’ cleachdadh ANSYS Fluent 2020 R2.Tha toraidhean an sgrùdaidh seo a’ sealltainn gum faodar coileanadh tanca stòraidh MH a leasachadh gu mòr le bhith a’ cleachdadh iomlaid teas coil leth-siolandair (SCHE).An coimeas ri luchd-iomlaid teas coil shnìomhanach àbhaisteach, tha fad an in-ghabhail hydrogen air a lughdachadh le 59%.Mar thoradh air an astar as lugha eadar na corailean SCHE thàinig lùghdachadh 61% ann an ùine in-ghabhail.A thaobh paramadairean obrachaidh stòradh MG a’ cleachdadh SHE, tha na paramadairean taghte uile a’ leantainn gu leasachadh mòr anns a’ phròiseas in-ghabhail haidridean, gu sònraichte an teòthachd aig an t-slighe a-steach don HTS.
Tha gluasad cruinneil ann bho lùth stèidhichte air connadh fosail gu lùth ath-nuadhachail.Leis gu bheil iomadh seòrsa de lùth ath-nuadhachail a’ toirt cumhachd ann an dòigh fiùghantach, tha feum air stòradh lùtha gus an luchd a chothromachadh.Tha stòradh lùth stèidhichte air hydrogen air mòran aire a tharraing airson an adhbhair seo, gu sònraichte leis gum faodar hydrogen a chleachdadh mar neach-giùlain connaidh is lùtha eile “uaine” air sgàth a fheartan agus a chomas giùlain.A bharrachd air an sin, tha hydrogen cuideachd a’ tabhann susbaint lùtha nas àirde gach aonad tomad an taca ri connadh fosail2.Tha ceithir prìomh sheòrsaichean de stòradh lùth haidridean ann: stòradh gas teann, stòradh fon talamh, stòradh liùlach, agus stòradh cruaidh.Is e hydrogen teannaichte am prìomh sheòrsa a thathas a’ cleachdadh ann an carbadan cealla connaidh leithid busaichean agus forklifts.Ach, tha an stòradh seo a’ toirt seachad dùmhlachd mòr ìosal de hydrogen (timcheall air 0.089 kg / m3) agus tha cùisean sàbhailteachd co-cheangailte ri cuideam obrachaidh àrd3.Stèidhichte air pròiseas tionndaidh aig teòthachd agus cuideam àrainneachd ìosal, bidh an stòradh leaghaidh a’ stòradh hydrogen ann an cruth lionn.Ach, nuair a thèid a ghlanadh, thèid mu 40% den lùth a chall.A bharrachd air an sin, tha fios gu bheil an teicneòlas seo nas dian de lùth agus saothair an taca ri teicneòlasan stòraidh stàite cruaidh4.Tha stòradh solid na roghainn obrachaidh airson eaconamaidh haidridean, a bhios a’ stòradh hydrogen le bhith a’ toirt a-steach haidridean ann an stuthan cruaidh tro bhith a’ gabhail a-steach agus a’ leigeil às hydrogen tro fhàsachadh.Tha ùidh o chionn ghoirid aig Metal Hydride (MH), teicneòlas stòraidh stuthan cruaidh, ann an tagraidhean cealla connaidh air sgàth a chomas àrd hydrogen, cuideam obrachaidh ìosal, agus cosgais ìosal an taca ri stòradh leaghaidh, agus tha e freagarrach airson tagraidhean pàipearachd is gluasadach6,7 In A bharrachd air an sin, tha stuthan MH cuideachd a’ toirt seachad feartan sàbhailteachd leithid stòradh èifeachdach de chomas mòr8.Ach, tha duilgheadas ann a tha a’ cuingealachadh cinneasachd an MG: tha seoltachd teirmeach ìosal an reactor MG a’ leantainn gu sùghadh slaodach agus desorption de hydrogen.
Is e gluasad teas ceart rè ath-bheachdan exothermic agus endothermic an dòigh as fheàrr air coileanadh reactaran MH a leasachadh.Airson a’ phròiseas luchdachadh haidridean, feumar an teas a chaidh a chruthachadh a thoirt air falbh bhon reactair gus smachd a chumail air an t-sruth luchdachadh hydrogen aig an ìre a tha thu ag iarraidh leis a’ chomas stòraidh as àirde.An àite sin, tha feum air teas gus ìre mean-fhàs haidridean àrdachadh rè sgaoileadh.Gus coileanadh gluasad teas is mòr a leasachadh, tha mòran de luchd-rannsachaidh air sgrùdadh a dhèanamh air dealbhadh agus optimization stèidhichte air grunn fhactaran leithid paramadairean obrachaidh, structar MG, agus optimization MG11.Faodar optimization MG a dhèanamh le bhith a’ cur stuthan seoltachd teirmeach àrd leithid meatailtean foam gu sreathan MG 12,13.Mar sin, faodar an giùlan teirmeach èifeachdach àrdachadh bho 0.1 gu 2 W / mK10.Ach, tha cur-ris stuthan cruaidh a’ lughdachadh cumhachd an reactair MN gu mòr.A thaobh paramadairean obrachaidh, faodar leasachaidhean a choileanadh le bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr de shuidheachaidhean obrachaidh tùsail còmhdach MG agus fuarachadh (HTF).Faodar structar an MG a bharrachadh air sgàth geoimeatraidh an reactair agus dealbhadh an iomlaid teas.A thaobh rèiteachadh an t-iomlaid teas reactor MH, faodar na dòighean a roinn ann an dà sheòrsa.Is iad sin luchd-iomlaid teas a-staigh a tha air an togail a-steach don t-sreath MO agus luchd-iomlaid teas bhon taobh a-muigh a’ còmhdach còmhdach MO leithid sgiathan, seacaidean fuarachaidh agus amaran uisge.A thaobh an iomlaid teas bhon taobh a-muigh, rinn Kaplan16 mion-sgrùdadh air obrachadh an reactar MH, a’ cleachdadh uisge fuarachaidh mar sheacaid gus an teòthachd taobh a-staigh an reactair a lughdachadh.Chaidh na toraidhean a choimeas ri reactor fin cruinn 22 agus reactair eile air fhuarachadh le convection nàdarra.Tha iad ag ràdh gu bheil làthaireachd seacaid fuarachaidh gu mòr a’ lughdachadh teòthachd an MH, agus mar sin ag àrdachadh an ìre in-ghabhail.Tha sgrùdaidhean àireamhach air an reactor MH le seacaid uisge le Patil agus Gopal17 air sealltainn gu bheil cuideam solarachaidh haidridean agus teòthachd HTF nam prìomh pharaimearan a bheir buaidh air ìre gabhail de hydrogen agus desorption.
Is e àrdachadh an raon gluasad teas le bhith a’ cur itean agus luchd-iomlaid teas a-steach don MH an dòigh as fheàrr air coileanadh teas is gluasad mòr a leasachadh agus mar sin coileanadh stòraidh an MH18.Chaidh grunn rèiteachaidhean iomlaid teas a-staigh (tiùb dìreach agus coil shnìomhanach) a dhealbhadh gus an fhuaradair a chuairteachadh anns an reactair MH19,20,21,22,23,24,25,26.A’ cleachdadh inneal-iomlaid teas a-staigh, gluaisidh an leaghan fuarachaidh no teasachaidh teas ionadail taobh a-staigh an reactair MH rè a’ phròiseas sùghadh haidridean.Chleachd Raju agus Kumar [27] grunn phìoban dìreach mar luchd-iomlaid teas gus coileanadh an MG a leasachadh.Sheall na co-dhùnaidhean aca gun deach amannan in-ghabhail a lughdachadh nuair a bhathar a’ cleachdadh phìoban dìreach mar luchd-iomlaid teas.A bharrachd air an sin, tha cleachdadh phìoban dìreach a’ giorrachadh an ùine desorption hydrogen28.Bidh ìrean sruth fuarachaidh nas àirde ag àrdachadh ìre cosgais agus sgaoileadh haidridean29.Ach, tha àrdachadh san àireamh de phìoban fuarachaidh a’ toirt buaidh mhath air coileanadh MH seach ìre sruth fuarachaidh30,31.Chleachd Raju et al.32 LaMi4.7Al0.3 mar stuth MH gus coileanadh luchd-iomlaid teas multitube ann an reactors a sgrùdadh.Thuirt iad gu robh buaidh mhòr aig na paramadairean obrachaidh air a’ phròiseas in-ghabhail, gu sònraichte cuideam beathachaidh agus an uairsin ìre sruthadh an HTF.Ach, cha robh an teòthachd in-ghabhail cho èiginneach.
Tha coileanadh an reactair MH air a leasachadh nas motha le bhith a’ cleachdadh inneal-iomlaid teas coil shnìomhanach mar thoradh air an gluasad teas nas fheàrr an coimeas ri tiùban dìreach.Tha seo air sgàth ‘s gun urrainn don chearcall àrd-sgoile teas a thoirt air falbh bhon reactair25.A bharrachd air an sin, tha na tiùban shnìomhanach a’ toirt seachad farsaingeachd uachdar airson gluasad teas bhon t-sreath MH chun fhuaradair.Nuair a thèid an dòigh seo a thoirt a-steach taobh a-staigh an reactair, tha cuairteachadh pìoban iomlaid teas cuideachd nas èideadh33.Wang et al.Rinn 34 sgrùdadh air buaidh ùine gabhail hydrogen le bhith a’ cur coil helical ri reactair MH.Tha na toraidhean aca a’ sealltainn, mar a bhios co-èifeachd gluasad teas an fhuarachaidh a’ dol am meud, gu bheil an ùine sùghaidh a’ dol sìos.Wu et al.Rinn 25 sgrùdadh air coileanadh reactaran MH stèidhichte air Mg2Ni agus luchd-iomlaid teas coiled.Tha na sgrùdaidhean àireamhach aca air lùghdachadh ann an ùine freagairt a nochdadh.Tha leasachadh an uidheamachd gluasad teas anns an reactair MN stèidhichte air co-mheas nas lugha de phàirce sgriubha gu raon sgriubha agus raon sgriubha gun tomhas.Sheall sgrùdadh deuchainneach le Mellouli et al.21 a’ cleachdadh coil coiled mar iomlaidear teas a-staigh gu bheil buaidh mhòr aig teòthachd tòiseachaidh HTF air a bhith a’ leasachadh gabhail ri hydrogen agus ùine desorption.Chaidh cothlamadh de dhiofar luchd-iomlaid teas a-staigh a dhèanamh ann an grunn sgrùdaidhean.Eisapur et al.Rinn 35 sgrùdadh air stòradh haidridean a’ cleachdadh inneal-iomlaid teas coil shnìomhanach le tiùb tilleadh sa mheadhan gus am pròiseas in-ghabhail hydrogen a leasachadh.Sheall na co-dhùnaidhean aca gu bheil an tiùb shnìomhanach agus an tiùb tilleadh meadhanach gu mòr a’ leasachadh an gluasad teas eadar an fhuaradair agus an MG.Bidh an raon nas lugha agus an trast-thomhas nas motha den phìob shnìomhanach ag àrdachadh ìre gluasad teas agus mòr.Ardahaie et al.Chleachd 36 pìoban snìomhach còmhnard mar luchd-iomlaid teas gus gluasad teas a leasachadh taobh a-staigh an reactair.Dh'innis iad gun deach an ùine in-ghabhail a lùghdachadh le bhith ag àrdachadh an àireamh de phlèanaichean tiùba shnìomhanach rèidh.Chaidh cothlamadh de dhiofar luchd-iomlaid teas a-staigh a dhèanamh ann an grunn sgrùdaidhean.Dhau et al.Leasaich 37 coileanadh an MH le bhith a’ cleachdadh iomlaidear teas coiled agus sgiathan.Tha na co-dhùnaidhean aca a’ sealltainn gu bheil an dòigh seo a’ lughdachadh na h-ùine lìonaidh haidridean le factar 2 an coimeas ris a’ chùis gun itean.Tha na h-itean cruinn air an cur còmhla ri tiùban fuarachaidh agus air an togail a-steach don reactair MN.Tha toraidhean an sgrùdaidh seo a’ sealltainn gu bheil an dòigh aonaichte seo a’ toirt seachad gluasad teas nas èideadh an taca ris an reactar MH gun itean.Ach, le bhith a’ cothlamadh diofar luchd-iomlaid teas bheir sin droch bhuaidh air cuideam agus meud an reactair MH.Rinn Wu et al.18 coimeas eadar diofar rèiteachaidhean iomlaid teas.Tha iad sin a’ toirt a-steach tiùban dìreach, sgiathan agus coilichean shnìomhanach.Tha na h-ùghdaran ag aithris gu bheil corailean snìomhach a’ toirt seachad na leasachaidhean as fheàrr ann an gluasad teas is mòr.A bharrachd air an sin, an taca ri tiùban dìreach, tiùban coiled, agus tiùban dìreach còmhla ri tiùban coiled, tha buaidh nas fheàrr aig corailean dùbailte air gluasad teas a leasachadh.Tha sgrùdadh le Sekhar et al.Sheall 40 gun deach adhartas coltach ris a choileanadh ann an cleachdadh hydrogen le bhith a’ cleachdadh coil shnìomhanach mar an t-iomlaid teas a-staigh agus seacaid fuarachaidh taobh a-muigh finned.
De na h-eisimpleirean a chaidh ainmeachadh gu h-àrd, tha cleachdadh corailean snìomhach mar luchd-iomlaid teas a-staigh a’ toirt leasachaidhean teas is mòr-ghluasaid nas fheàrr na luchd-iomlaid teas eile, gu sònraichte pìoban dìreach agus sgiathan.Mar sin, b’ e amas an sgrùdaidh seo tuilleadh leasachaidh a dhèanamh air a’ choil shnìomhanach gus coileanadh gluasad teas a leasachadh.Airson a’ chiad uair, chaidh coil leth-siolandair ùr a leasachadh stèidhichte air coil helical stòraidh àbhaisteach MH.Thathas an dùil gun leasaich an sgrùdadh seo coileanadh stòraidh haidridean le bhith a’ beachdachadh air dealbhadh iomlaid teas ùr le cruth sòn gluasad teas nas fheàrr air a sholarachadh le meud cunbhalach de phìoban leabaidh MH agus HTF.Chaidh coileanadh stòraidh an iomlaid teas ùr seo an uairsin a choimeas ri luchd-iomlaid teas coil shnìomhanach àbhaisteach stèidhichte air diofar raointean coil.A rèir an litreachais a th’ ann mar-thà, is e suidheachaidhean obrachaidh agus farsaingeachd choil na prìomh nithean a bheir buaidh air coileanadh reactaran MH.Gus dealbhadh an iomlaid teas ùr seo a bharrachadh, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air a’ bhuaidh a bhiodh aig farsaingeachd coil air ùine gabhail hydrogen agus meud MH.A bharrachd air an sin, gus an dàimh eadar na corailean hemi-siolandair ùra agus na suidheachaidhean obrachaidh a thuigsinn, b’ e amas àrd-sgoile an sgrùdaidh seo sgrùdadh a dhèanamh air feartan an reactair a rèir diofar raointean paramadair obrachaidh agus na luachan iomchaidh a dhearbhadh airson gach gnìomh. modh.paramadair.
Tha coileanadh an inneal stòraidh lùth hydrogen san sgrùdadh seo air a sgrùdadh stèidhichte air dà rèiteachadh iomlaid teas (a’ toirt a-steach tiùban snìomhach ann an cùisean 1 gu 3 agus tiùban leth-siolandair ann an cùisean 4 gu 6) agus mion-sgrùdadh cugallachd air paramadairean obrachaidh.Chaidh comasachd an reactair MH a dhearbhadh airson a’ chiad uair a’ cleachdadh tiùb shnìomhanach mar iomlaid teas.Tha an dà phìob ola fuarachaidh agus an soitheach reactar MH air an dèanamh de stàilinn gun staoin.Bu chòir a thoirt fa-near gu robh tomhasan an reactar MG agus trast-thomhas na pìoban GTF seasmhach anns a h-uile cùis, fhad ‘s a bha meudan ceum an GTF ag atharrachadh.Tha an earrann seo a’ dèanamh mion-sgrùdadh air buaidh meud pitch corailean HTF.Bha àirde agus trast-thomhas a-muigh an reactair 110 mm agus 156 mm, fa leth.Tha trast-thomhas na pìoba ola giùlain teas air a shuidheachadh aig 6mm.Faic an Earrann Leasachail airson mion-fhiosrachadh air diagram cuairteachaidh an reactor MH le tiùban shnìomhanach agus dà phìob leth-siolandair.
Air fige.Tha 1a a’ sealltainn an reactor tiùb shnìomhanach MH agus na tomhasan aige.Tha a h-uile paramadair geoimeatrach air a thoirt seachad sa chlàr.1. Tha tomhas-lìonaidh iomlan an helix agus tomhas-lìonaidh an ZG timcheall air 100 cm3 agus 2000 cm3, fa leth.Bhon reactair MH seo, chaidh èadhar ann an cruth HTF a thoirt a-steach don reactair MH porous bho shìos tro phìob shnìomhanach, agus chaidh hydrogen a thoirt a-steach bho uachdar àrd an reactair.
Comharrachadh geoimeatraidh taghte airson reactaran hydride meatailt.a) le iomlaid teas snìomhach-tubular, b) le iomlaid teas tubular leth-siolandair.
Tha an dàrna pàirt a’ sgrùdadh gnìomhachd an reactor MH stèidhichte air tiùb leth-siolandair mar iomlaid teas.Air fige.Tha 1b a’ sealltainn an reactair MN le dà phìob leth-siolandair agus na tomhasan aca.Tha Clàr 1 a’ liostadh a h-uile paramadair geoimeatrach de phìoban leth-siolandair, a tha fhathast seasmhach, ach a-mhàin an astar eadar iad.Bu chòir a thoirt fa-near gun deach an tiùb leth-siolandair ann an Cùis 4 a dhealbhadh le tomhas cunbhalach de phìob HTF agus alloy MH anns an tiùb coiled (roghainn 3).A thaobh fig.1b, chaidh èadhar a thoirt a-steach cuideachd bho bhonn an dà phìob HTF leth-siolandair, agus chaidh hydrogen a thoirt a-steach bho thaobh eile an reactair MH.
Air sgàth dealbhadh ùr an t-iomlaid teas, is e adhbhar na h-earrainn seo na luachan tùsail iomchaidh a dhearbhadh airson crìochan obrachaidh an reactair MH ann an co-bhonn ri SCHE.Anns a h-uile suidheachadh, chaidh èadhar a chleachdadh mar fhuaradair gus teas a thoirt air falbh bhon reactair.Am measg na h-olan gluasaid teas, bidh èadhar agus uisge mar as trice air an taghadh mar olan gluasad teas airson reactaran MH air sgàth an cosgais ìosal agus a’ bhuaidh àrainneachdail ìosal.Mar thoradh air an raon teòthachd obrachaidh àrd de aloidhean stèidhichte air magnesium, chaidh èadhar a thaghadh mar fhuaradair san sgrùdadh seo.A bharrachd air an sin, tha feartan sruthadh nas fheàrr aige na meatailtean leaghaidh eile agus salainn leaghte41.Tha Clàr 2 a 'liostadh feartan adhair aig 573 K. Airson mion-sgrùdadh cugallachd san roinn seo, chan eil ach na rèiteachaidhean as fheàrr de roghainnean coileanaidh MH-SCHE (ann an cùisean 4 tro 6) air an cur an sàs.Tha na tuairmsean san roinn seo stèidhichte air grunn pharaimearan obrachaidh, a’ gabhail a-steach teòthachd tùsail an reactair MH, cuideam luchdachadh hydrogen, teòthachd inlet HTF, agus àireamh Reynolds air a thomhas le bhith ag atharrachadh ìre HTF.Tha Clàr 3 a’ toirt a-steach a h-uile paramadair obrachaidh a thathas a’ cleachdadh airson mion-sgrùdadh cugallachd.
Tha an earrann seo a’ toirt cunntas air a h-uile co-aontar smachd a tha a dhìth airson a’ phròiseas gabhail a-steach hydrogen, buaireadh agus gluasad teas de fhuaradairean.
Gus fuasgladh ath-bhualadh gabhail hydrogen a dhèanamh nas sìmplidhe, tha na barailean a leanas air an dèanamh agus air an toirt seachad;
Nuair a bhios iad a’ gabhail a-steach, tha na feartan thermophysical aig haidridean agus hydrides meatailt seasmhach.
Thathas den bheachd gu bheil hydrogen mar ghas air leth math, agus mar sin thathas a’ toirt aire do shuidheachaidhean co-ionannachd teirmeach ionadail43,44.
far a bheil \({L}_{gas}\) radius an tanca, agus \({L}_{teas}\) 's e àirde aiseach an tanca.Nuair a tha N nas lugha na 0.0146, faodar an sruth hydrogen san tanca a leigeil seachad san atharrais gun mhearachd mòr.A rèir rannsachadh làithreach, tha N mòran nas ìsle na 0.1.Mar sin, faodar dearmad a dhèanamh air buaidh caisead cuideam.
Bha ballachan an reactor air an deagh insaladh anns a h-uile suidheachadh.Mar sin, chan eil iomlaid teas 47 ann eadar an reactor agus an àrainneachd.
Tha fios gu bheil deagh fheartan hydrogenation aig aloidhean stèidhichte air Mg agus comas stòraidh àrd hydrogen suas gu 7.6 wt%8.A thaobh tagraidhean stòraidh hydrogen stàite cruaidh, canar stuthan aotrom ris na aloidhean sin cuideachd.A bharrachd air an sin, tha deagh neart teas aca agus comas làimhseachaidh math8.Am measg grunn aloidhean stèidhichte air Mg, is e alloy MgNi stèidhichte air Mg2Ni aon de na roghainnean as freagarraiche airson stòradh MH air sgàth a chomas stòraidh hydrogen suas ri 6 wt%.Bidh aloidhean Mg2Ni cuideachd a’ toirt seachad cinnteachd assorption agus desorption nas luaithe an taca ri alloy MgH48.Mar sin, chaidh Mg2Ni a thaghadh mar an stuth hydride meatailt san sgrùdadh seo.
Tha an co-aontar lùtha air a chuir an cèill mar 25 stèidhichte air a’ chothromachadh teas eadar hydrogen agus Mg2Ni hydride:
Is e X an ìre de hydrogen a tha air a ghabhail a-steach air uachdar a’ mheatailt, is e an aonad \ (cuideam \% \), air a thomhas bhon cho-aontar cinneachail \(\ frac{dX}{dt}\) rè in-ghabhail mar a leanas49:
far a bheil \({C}_{a}\) an ìre ath-fhreagairt agus \({E}_{a}\) an lùth gnìomhachaidh.Is e \({P}_{a,eq}\) an cuideam co-chothromachd taobh a-staigh an reactor hydride meatailt rè a’ phròiseas in-ghabhail, air a thoirt seachad leis a’ cho-aontar van’t Hoff mar a leanas25:
Far a bheil \({P}_{ref}\) an cuideam iomraidh aig 0.1 MPa.Is e \( \ Delta H \ ) agus \ ( \ Delta S \ ) enthalpy agus entropy an ath-bhualadh, fa leth.Tha feartan aloidhean Mg2Ni agus hydrogen air an taisbeanadh sa chlàr.4. Gheibhear an liosta ainmichte anns an earrann leasachail.
Thathas den bheachd gu bheil an sruth lionn buaireasach leis gu bheil an astar aige agus an àireamh Reynolds (Re) 78.75 ms-1 agus 14000, fa leth.Anns an sgrùdadh seo, chaidh modal buaireadh k-ε a ghabhas coileanadh a thaghadh.Thathas a’ toirt fa-near gu bheil an dòigh seo a’ toirt seachad cruinneas nas àirde an coimeas ri dòighean k-ε eile, agus cuideachd a’ feumachdainn nas lugha de ùine coimpiutaireachd na dòighean RNG k-ε50,51.Faic an Earrann Leasachail airson mion-fhiosrachadh mu na co-aontaran bunaiteach airson lionntan gluasad teas.
An toiseach, bha an rèim teòthachd anns an reactair MN èideadh, agus b 'e an ìre cuibheasach de hydrogen 0.043.Thathas den bheachd gu bheil crìoch a-muigh an reactor MH air a dheagh chòmhdach.Mar as trice bidh aloidhean stèidhichte air magnesium ag iarraidh teòthachd obrachaidh àrd ath-bhualadh gus hydrogen a stòradh agus a leigeil ma sgaoil san reactair.Feumaidh an alloy Mg2Ni raon teodhachd de 523-603 K airson an ìre as àirde de in-ghabhail agus raon teòthachd de 573-603 K airson desorption iomlan52.Ach, sheall sgrùdaidhean deuchainneach le Muthukumar et al.53 gum faodar an comas stòraidh as àirde de Mg2Ni airson stòradh haidridean a choileanadh aig teòthachd obrachaidh de 573 K, a tha a rèir a chomas teòiridheach.Mar sin, chaidh an teòthachd 573 K a thaghadh mar theodhachd tùsail an reactor MN san sgrùdadh seo.
Cruthaich diofar mheudan clèithe airson dearbhadh agus toraidhean earbsach.Air fige.Tha 2 a’ sealltainn an teòthachd chuibheasach aig àiteachan taghte sa phròiseas in-ghabhail hydrogen bho cheithir eileamaidean eadar-dhealaichte.Is fhiach a bhith mothachail nach eil ach aon chùis de gach rèiteachadh air a thaghadh gus deuchainn a dhèanamh airson neo-eisimeileachd clèithe air sgàth geoimeatraidh coltach ris.Tha an aon dòigh meshing air a chleachdadh ann an cùisean eile.Mar sin, tagh roghainn 1 airson a 'phìob shnìomhanach agus roghainn 4 airson a' phìob leth-siolandair.Air fige.Tha 2a, b a’ sealltainn an teòthachd chuibheasach san reactair airson roghainnean 1 agus 4, fa leth.Tha na trì àiteachan taghte a’ riochdachadh cumaidhean teòthachd leabaidh aig mullach, meadhan agus bonn an reactair.Stèidhichte air na cumaidhean teòthachd aig na h-àiteachan taghte, bidh an teòthachd cuibheasach a’ fàs seasmhach agus a ’nochdadh glè bheag de dh’ atharrachadh ann an àireamhan eileamaidean 428,891 agus 430,599 airson cùisean 1 agus 4, fa leth.Mar sin, chaidh na meudan clèithe sin a thaghadh airson tuilleadh àireamhachadh coimpiutaireachd.Tha fiosrachadh mionaideach mu theodhachd cuibheasach leabaidh airson a’ phròiseas in-ghabhail haidridean airson diofar mheudan cealla agus mogalan ath-leasaichte airson gach cùis air a thoirt seachad anns an earrainn leasachail.
Teòthachd cuibheasach leabaidh aig puingean taghte sa phròiseas in-ghabhail haidridean ann an reactor hydride meatailt le àireamhan clèithe eadar-dhealaichte.(a) Teòthachd chuibheasach aig àiteachan taghte airson cùis 1 agus (b) Teòthachd chuibheasach aig àiteachan taghte airson cùis 4.
Chaidh an reactor hydride meatailt stèidhichte air Mg san sgrùdadh seo a dhearbhadh stèidhichte air toraidhean deuchainneach Muthukumar et al.53.Anns an sgrùdadh aca, chleachd iad alloy Mg2Ni gus hydrogen a stòradh ann an tiùban stàilinn gun staoin.Bithear a’ cleachdadh sgiathan copair gus gluasad teas taobh a-staigh an reactair a leasachadh.Air fige.Tha 3a a’ sealltainn coimeas eadar teòthachd chuibheasach leabaidh a’ phròiseas in-ghabhail eadar an sgrùdadh deuchainneach agus an sgrùdadh seo.Is e na cumhaichean obrachaidh a chaidh a thaghadh airson an deuchainn seo: MG teòthachd tùsail 573 K agus cuideam inlet 2 MPa.Bho fige.3a faodar a shealltainn gu soilleir gu bheil an toradh deuchainneach seo ag aontachadh gu math ris an fhear a th’ ann an-dràsta a thaobh teòthachd chuibheasach an t-sreatha.
Dearbhadh modail.(a) Dearbhadh còd air an reactor hydride meatailt Mg2Ni le bhith a’ dèanamh coimeas eadar an sgrùdadh gnàthach le obair dheuchainneach Muthukumar et al.52, agus (b) dearbhadh modal sruthadh buaireasach an tiùb shnìomhanach le bhith a’ dèanamh coimeas eadar an sgrùdadh làithreach agus sgrùdadh Kumar et al .Rannsachadh.54.
Gus deuchainn a dhèanamh air a’ mhodail buairidh, chaidh toraidhean an sgrùdaidh seo a choimeas ri toraidhean deuchainneach Kumar et al.54 gus dearbhadh dè cho ceart ‘s a bha am modail buaireadh taghte.Rinn Kumar et al.54 sgrùdadh air sruthadh buaireasach ann an iomlaidear teas shnìomhanach tiùb-ann-pìoba.Tha uisge air a chleachdadh mar lionn teth is fuar air a stealladh bho thaobh eile.Is e an teodhachd leaghaidh teth is fuar 323 K agus 300 K, fa leth.Tha àireamhan Reynolds a’ dol bho 3100 gu 5700 airson lioftaichean teth agus bho 21,000 gu 35,000 airson lioftaichean fuar.Is e àireamhan dean 550-1000 airson lioftaichean teth agus 3600-6000 airson lioftaichean fuar.Is e trast-thomhas na pìoba a-staigh (airson leaghan teth) agus a’ phìob a-muigh (airson lionn fuar) 0.0254 m agus 0.0508 m, fa leth.Is e trast-thomhas agus pitch a ’choil helical 0.762 m agus 0.100 m, fa leth.Air fige.Tha 3b a’ sealltainn coimeas eadar toraidhean deuchainneach agus gnàthach airson diofar chàraidean de àireamhan Nusselt agus Dean airson an fhuaradair sa phìob a-staigh.Chaidh trì diofar mhodalan buairidh a chuir an gnìomh agus an coimeas ri toraidhean deuchainneach.Mar a chithear ann am fige.3b, tha toraidhean a’ mhodail buaireadh k-ε a ghabhas coileanadh ann an deagh aonta leis an dàta deuchainneach.Mar sin, chaidh am modail seo a thaghadh san sgrùdadh seo.
Chaidh samhlaidhean àireamhach san sgrùdadh seo a dhèanamh a’ cleachdadh ANSYS Fluent 2020 R2.Sgrìobh Gnìomh air a mhìneachadh leis a’ chleachdaiche (UDF) agus cleachd e mar theirm cuir a-steach a’ cho-aontar lùtha gus cinnteachd a’ phròiseas in-ghabhail obrachadh a-mach.Tha an cuairteachadh PRESTO55 agus an dòigh PISO56 air an cleachdadh airson conaltradh cuideam-luaths agus ceartachadh cuideam.Tagh bunait cealla Greene-Gauss airson an caisead caochlaideach.Tha na co-aontaran momentum agus lùth air am fuasgladh leis an dòigh dara-òrdugh suas na gaoithe.A thaobh nan co-èifeachdan fois, tha an cuideam, an astar, agus na pàirtean lùtha air an suidheachadh gu 0.5, 0.7, agus 0.7, fa leth.Tha na gnìomhan balla àbhaisteach air an cur an sàs anns an HTF anns a’ mhodail buaireadh.
Tha an earrann seo a’ taisbeanadh toraidhean samhlaidhean àireamhach de ghluasad teas a-staigh leasaichte de reactair MH a’ cleachdadh iomlaid teas coiled (HCHE) agus iomlaidear teas coil helical (SCHE) aig àm gabhail a-steach hydrogen.Chaidh mion-sgrùdadh a dhèanamh air buaidh pitch HTF air teòthachd leabaidh an reactor agus fad an in-ghabhail.Tha prìomh pharamadairean obrachaidh a’ phròiseas in-ghabhail air an sgrùdadh agus air an taisbeanadh anns an roinn mion-sgrùdadh cugallachd.
Gus sgrùdadh a dhèanamh air buaidh farsaingeachd coil air gluasad teas ann an reactair MH, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air trì rèiteachaidhean iomlaid teas le diofar raointean.Tha na trì raointean eadar-dhealaichte de 15mm, 12.86mm agus 10mm air an comharrachadh mar bhuidheann 1, bodhaig 2 agus bodhaig 3 fa leth.Bu chòir a thoirt fa-near gun deach trast-thomhas na pìoba a shuidheachadh aig 6 mm aig teòthachd tùsail de 573 K agus cuideam luchdaidh de 1.8 MPa anns a h-uile cùis.Air fige.Tha 4 a’ sealltainn teòthachd cuibheasach na leapa agus dùmhlachd haidridean anns an t-sreath MH rè pròiseas in-ghabhail haidridean ann an cùisean 1 gu 3. Mar as trice, tha an ath-bhualadh eadar an hidride meatailt agus hydrogen exothermic don phròiseas in-ghabhail.Mar sin, bidh teòthachd na leapa ag èirigh gu luath mar thoradh air a’ chiad mhionaid nuair a thèid hydrogen a thoirt a-steach don reactair an toiseach.Bidh teòthachd na leapa ag àrdachadh gus an ruig e an luach as àirde agus an uairsin lughdaichidh e mean air mhean leis gu bheil teas air a ghiùlan air falbh leis an fhuaradair, aig a bheil teòthachd nas ìsle agus ag obair mar fhuaradair.Mar a chithear ann am fige.4a, mar thoradh air a 'mhìneachadh roimhe, tha teòthachd an t-sreath a' meudachadh gu luath agus a 'lùghdachadh gu leantainneach.Mar as trice bidh an dùmhlachd hydrogen airson a’ phròiseas in-ghabhail stèidhichte air teòthachd leabaidh an reactor MH.Nuair a thuiteas teòthachd cuibheasach còmhdach gu teòthachd sònraichte, bidh an uachdar meatailt a’ gabhail a-steach hydrogen.Tha seo mar thoradh air luathachadh pròiseasan physisorption, chemisorption, sgaoileadh haidridean agus cruthachadh a hydrides anns an reactair.Bho fige.4b chìthear gu bheil an ìre in-ghabhail de hydrogen ann an cùis 3 nas ìsle na ann an cùisean eile air sgàth luach ceum nas lugha an iomlaidear teas coil.Mar thoradh air seo bidh fad pìoba nas fhaide san fharsaingeachd agus àite gluasad teas nas motha airson pìoban HTF.Le dùmhlachd cuibheasach de hydrogen de 90%, is e an ùine in-ghabhail airson Cùis 1 46,276 diogan.An coimeas ri fad an in-ghabhail ann an cùis 1, chaidh fad an in-ghabhail ann an cùisean 2 agus 3 a lughdachadh le 724 s agus 1263 s, fa leth.Tha an earrann leasachail a’ taisbeanadh cumaidhean teòthachd agus dùmhlachd haidridean airson àiteachan taghte anns an ìre HCHE-MH.
Buaidh an astair eadar coils air teòthachd còmhdach cuibheasach agus dùmhlachd hydrogen.(a) Teòthachd cuibheasach leabaidh airson corailean helical, (b) dùmhlachd haidridean airson corailean helical, (c) teòthachd cuibheasach leabaidh airson corailean hemi-siolandair, agus (d) dùmhlachd hydrogen airson corailean hemi-siolandair.
Gus feartan gluasad teas an reactar MG a leasachadh, chaidh dà HFC a dhealbhadh airson tomhas seasmhach de MG (2000 cm3) agus iomlaid teas snìomhach (100 cm3) de Roghainn 3. Tha an earrann seo cuideachd a’ beachdachadh air buaidh an astair eadar an coils de 15 mm airson cùis 4, 12.86 mm airson cùis 5 agus 10 mm airson cùis 6. Ann am fige.Tha 4c,d a’ sealltainn teòthachd cuibheasach leabaidh agus dùmhlachd a’ phròiseas in-ghabhail haidridean aig teòthachd tùsail de 573 K agus cuideam luchdaidh de 1.8 MPa.A rèir an teòthachd còmhdach cuibheasach ann am Fig. 4c, tha an astar as lugha eadar na coilichean ann an cùis 6 a’ lughdachadh an teòthachd gu mòr an taca ris an dà chùis eile.Airson cùis 6, tha teòthachd leabaidh nas ìsle a 'ciallachadh gu bheil dùmhlachd nas àirde de hydrogen (faic Fig. 4d).Is e an ùine gabhail de hydrogen airson Variant 4 19542 s, a tha còrr is 2 uair nas ìsle na airson Caochlaidhean 1-3 a’ cleachdadh HCH.A bharrachd air an sin, an taca ri cùis 4, chaidh an ùine in-ghabhail a lughdachadh cuideachd le 378 s agus 1515 s ann an cùisean 5 agus 6 le astaran nas ìsle.Tha an earrann leasachail a’ taisbeanadh cumaidhean teòthachd agus dùmhlachd haidridean airson àiteachan taghte anns an ìre SCHE-MH.
Gus sgrùdadh a dhèanamh air coileanadh dà rèiteachadh iomlaid teas, tha an roinn seo a’ dealbhadh agus a’ taisbeanadh lùban teòthachd ann an trì àiteachan taghte.Chaidh an reactar MH le HCHE bho chùis 3 a thaghadh airson coimeas a dhèanamh ris an reactar MH anns a bheil SCHE ann an cùis 4 leis gu bheil tomhas-lìonaidh MH seasmhach agus meud pìoba aige.B’ e na cumhaichean obrachaidh airson a’ choimeas seo teòthachd tùsail de 573 K agus cuideam luchdaidh de 1.8 MPa.Air fige.Tha 5a agus 5b a’ sealltainn na trì suidheachaidhean taghte de na pròifilean teodhachd ann an cùisean 3 agus 4, fa leth.Air fige.Tha 5c a’ sealltainn ìomhaigh teodhachd agus dùmhlachd còmhdach às deidh 20,000 s de ghabhail de hydrogen.A rèir loidhne 1 ann am Fig. 5c, tha an teòthachd timcheall an TTF bho roghainnean 3 agus 4 a’ lùghdachadh mar thoradh air gluasad teas convective an fhuarachaidh.Tha seo a’ ciallachadh gu bheil dùmhlachd nas àirde de hydrogen timcheall na sgìre seo.Ach, tha cleachdadh dà SCHE a’ leantainn gu dùmhlachd còmhdach nas àirde.Chaidh freagairtean cinideach nas luaithe a lorg timcheall air roinn HTF ann an cùis 4. A bharrachd air an sin, lorgadh dùmhlachd as àirde de 100% san roinn seo cuideachd.Bho loidhne 2 a tha suidhichte ann am meadhan an reactair, tha teòthachd cùis 4 gu math nas ìsle na teòthachd cùis 3 anns a h-uile àite ach a-mhàin meadhan an reactair.Tha seo a’ ciallachadh gu bheil an dùmhlachd hydrogen as àirde airson cùis 4 ach a-mhàin an roinn faisg air meadhan an reactair air falbh bhon HTF.Ach, cha do dh'atharraich dùmhlachd cùis 3 mòran.Chaidh eadar-dhealachadh mòr ann an teòthachd agus dùmhlachd an t-sreath fhaicinn ann an loidhne 3 faisg air an t-slighe a-steach don GTS.Chaidh teòthachd an t-sreath ann an cùis 4 sìos gu mòr, agus mar thoradh air an sin bha an ìre de hydrogen as àirde san roinn seo, fhad ‘s a bha an loidhne cruinneachaidh ann an cùis 3 fhathast ag atharrachadh.Tha seo mar thoradh air luathachadh gluasad teas SCHE.Tha mion-fhiosrachadh agus deasbad mun choimeas eadar teòthachd cuibheasach an t-sreath MH agus pìob HTF eadar cùis 3 agus cùis 4 air an toirt seachad anns an earrann leasachail.
Pròifil teòthachd agus dùmhlachd leabaidh aig àiteachan taghte anns an reactair hydride meatailt.(a) Àiteachan taghte airson cùis 3, (b) Àiteachan taghte airson cùis 4, agus (c) Pròifil teodhachd agus dùmhlachd còmhdach aig àiteachan taghte às deidh 20,000 s airson a’ phròiseas gabhail hydrogen ann an cùisean 3 agus 4.
Air fige.Tha Figear 6 a 'sealltainn coimeas eadar teòthachd cuibheasach leabaidh (faic Fig. 6a) agus dùmhlachd hydrogen (faic Fig. 6b) airson a bhith a' gabhail a-steach HCH agus SHE.Chithear bhon fhigear seo gu bheil teòthachd an t-sreath MG a 'dol sìos gu mòr mar thoradh air àrdachadh anns an raon iomlaid teas.Le bhith a’ toirt air falbh barrachd teas bhon reactair thig ìre gabhail de hydrogen nas àirde.Ged a tha na h-aon mheudan anns an dà rèiteachadh iomlaid teas an taca ri bhith a’ cleachdadh HCHE ri Roghainn 3, chaidh ùine gabhail hydrogen SCHE stèidhichte air Roghainn 4 sìos gu mòr le 59%.Airson mion-sgrùdadh nas mionaidiche, tha na co-chruinneachaidhean haidridean airson an dà rèiteachadh iomlaid teas air an sealltainn mar isolines ann am Figear 7. Tha am figear seo a’ sealltainn, anns an dà chùis, gu bheil hydrogen a’ tòiseachadh air a ghabhail a-steach bho shìos timcheall an t-sàil HTF.Chaidh co-chruinneachaidhean nas àirde a lorg ann an roinn HTF, agus chaidh co-chruinneachaidhean nas ìsle fhaicinn ann am meadhan an reactor MH mar thoradh air an astar bhon iomlaid teas.Às deidh 10,000 s, tha an dùmhlachd hydrogen ann an cùis 4 gu math nas àirde na ann an cùis 3. Às deidh 20,000 diog, tha an dùmhlachd cuibheasach de hydrogen san reactair air a dhol suas gu 90% ann an cùis 4 an taca ri 50% hydrogen ann an cùis 3. Dh’ fhaodadh seo a bhith mar thoradh air gu comas fuarachaidh èifeachdach nas àirde airson dà SCHE a chur còmhla, a’ leantainn gu teòthachd nas ìsle taobh a-staigh còmhdach MH.Mar thoradh air an sin, tha cuideam nas cothromaiche a 'tuiteam taobh a-staigh an ìre MG, a tha a' leantainn gu bhith a 'toirt a-steach hydrogen nas luaithe.
Cùis 3 agus Cùis 4 Coimeas eadar teòthachd cuibheasach leabaidh agus dùmhlachd hydrogen eadar dà rèiteachadh iomlaid teas.
Coimeas eadar an dùmhlachd de hydrogen às deidh 500, 2000, 5000, 10000 agus 20000 s às deidh tòiseachadh pròiseas sùghadh hydrogen ann an cùis 3 agus cùis 4.
Tha Clàr 5 a’ toirt geàrr-chunntas air an ùine a thathar a’ cleachdadh hydrogen airson a h-uile cùis.A bharrachd air an sin, tha an clàr cuideachd a’ sealltainn àm in-ghabhail hydrogen, air a chuir an cèill mar cheudad.Tha an ceudad seo air a thomhas a rèir ùine in-ghabhail Cùis 1. Bhon chlàr seo, tha an ùine in-ghabhail aig an reactair MH a’ cleachdadh HCHE timcheall air 45,000 gu 46,000 s, agus tha an ùine in-ghabhail a’ toirt a-steach SCHE timcheall air 18,000 gu 19,000 s.An coimeas ri Cùis 1, chaidh an ùine in-ghabhail ann an Cùis 2 agus Cùis 3 a lughdachadh dìreach 1.6% agus 2.7%, fa leth.Nuair a bhathas a’ cleachdadh SCHE an àite HCHE, chaidh an ùine in-ghabhail a lughdachadh gu mòr bho chùis 4 gu cùis 6, bho 58% gu 61%.Tha e soilleir gu bheil cur-ris SCHE ris an reactar MH gu mòr a’ leasachadh pròiseas in-ghabhail hydrogen agus coileanadh an reactair MH.Ged a tha stàladh iomlaid teas taobh a-staigh an reactar MH a 'lùghdachadh comas stòraidh, tha an teicneòlas seo a' toirt leasachadh mòr air gluasad teas an coimeas ri teicneòlasan eile.Cuideachd, le bhith a’ lughdachadh luach na pàirce àrdaichidh sin meud an SCHE, a’ leantainn gu lùghdachadh ann an tomhas-lìonaidh an MH.Ann an cùis 6 leis an tomhas SCHE as àirde, cha deach an comas tomhas-lìonaidh MH a lughdachadh ach 5% an taca ri cùis 1 leis an tomhas HCHE as ìsle.A bharrachd air an sin, rè in-ghabhail, sheall cùis 6 coileanadh nas luaithe agus nas fheàrr le lùghdachadh 61% ann an ùine in-ghabhail.Mar sin chaidh cùis 6 a thaghadh airson tuilleadh sgrùdaidh anns an anailis cugallachd.Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil an ùine fhada de hydrogen ceangailte ri tanca stòraidh anns a bheil tomhas MH de mu 2000 cm3.
Tha na paramadairean obrachaidh rè an ath-bhualadh nam feartan cudromach a bheir buaidh adhartach no àicheil air coileanadh an reactor MH fo chumhachan fìor.Bidh an sgrùdadh seo a’ beachdachadh air mion-sgrùdadh cugallachd gus na paramadairean obrachaidh tùsail iomchaidh airson reactair MH a dhearbhadh ann an co-bhonn ri SCHE, agus tha an roinn seo a’ sgrùdadh nan ceithir prìomh pharamadairean obrachaidh stèidhichte air rèiteachadh an reactair as fheàrr ann an cùis 6. Tha na toraidhean airson a h-uile suidheachadh obrachaidh air an sealltainn ann an cùis 6. Fig. 8.
Graf de cho-chruinneachadh hydrogen fo dhiofar shuidheachaidhean obrachaidh nuair a bhios tu a’ cleachdadh iomlaid teas le coil leth-siolandair.(a) cuideam luchdaidh, (b) teòthachd tùsail na leapa, (c) àireamh Reynolds an fhuaradair, agus (d) teòthachd in-ghabhail an fhuarachaidh.
Stèidhichte air teòthachd tùsail seasmhach de 573 K agus ìre sruthadh fuarachaidh le àireamh Reynolds de 14,000, chaidh ceithir cuideaman luchdachadh eadar-dhealaichte a thaghadh: 1.2 MPa, 1.8 MPa, 2.4 MPa, agus 3.0 MPa.Air fige.Tha 8a a’ sealltainn buaidh cuideam luchdachaidh agus SCHE air dùmhlachd hydrogen thar ùine.Bidh an ùine in-ghabhail a’ lughdachadh le cuideam luchdaidh a tha a’ sìor fhàs.Is e a bhith a’ cleachdadh cuideam haidridean gnìomhaichte de 1.2 MPa a’ chùis as miosa airson a’ phròiseas in-ghabhail haidridean, agus tha an ùine in-ghabhail nas àirde na 26,000 s gus sùghadh haidridean 90% a choileanadh.Ach, mar thoradh air an cuideam luchdaidh nas àirde chaidh lùghdachadh 32-42% ann an ùine in-ghabhail bho 1.8 gu 3.0 MPa.Tha seo mar thoradh air cuideam tùsail nas àirde de hydrogen, a tha ag adhbhrachadh eadar-dhealachadh nas motha eadar cuideam co-chothromachd agus cuideam gnìomhaichte.Mar sin, tha seo a’ cruthachadh feachd dràibhidh mòr airson cinéitic gabhail hydrogen.Aig a’ chiad ìre, tha gas haidridean air a ghabhail a-steach gu luath air sgàth an eadar-dhealachaidh mòr eadar cuideam co-chothromachd agus cuideam gnìomhaichte57.Aig cuideam luchdaidh de 3.0 MPa, chruinnich 18% de hydrogen gu luath anns a 'chiad 10 diogan.Bha hydrogen air a stòradh ann an 90% de na reactaran aig an ìre mu dheireadh airson 15460 s.Ach, aig cuideam luchdachaidh de 1.2 gu 1.8 MPa, chaidh an ùine in-ghabhail sìos gu mòr le 32%.Bha nas lugha de bhuaidh aig cuideaman nas àirde eile air a bhith a’ leasachadh amannan in-ghabhail.Mar sin, thathas a’ moladh gum bi cuideam luchdaidh an reactar MH-SCHE aig 1.8 MPa.Tha an earrann leasachail a’ sealltainn na cumaidhean dùmhlachd hydrogen airson diofar chuideaman luchdachadh aig 15500 s.
Is e an roghainn de theodhachd tùsail iomchaidh an reactor MH aon de na prìomh nithean a tha a’ toirt buaidh air a’ phròiseas sùghadh haidridean, leis gu bheil e a’ toirt buaidh air neart dràibhidh freagairt cruthachadh hydride.Gus sgrùdadh a dhèanamh air buaidh SCHE air teòthachd tùsail an reactair MH, chaidh ceithir teodhachd eadar-dhealaichte a thaghadh aig cuideam luchdachadh cunbhalach de 1.8 MPa agus àireamh Reynolds de 14,000 HTF.Air fige.Tha Figear 8b a’ sealltainn coimeas eadar diofar theodhachd tòiseachaidh, a’ gabhail a-steach 473K, 523K, 573K, agus 623K.Gu dearbh, nuair a tha an teòthachd nas àirde na 230 ° C no 503K58, tha feartan èifeachdach aig an alloy Mg2Ni airson a ’phròiseas in-ghabhail haidridean.Ach, aig a’ chiad mhionaid de in-stealladh hydrogen, tha an teòthachd ag èirigh gu luath.Mar thoradh air an sin, bidh teòthachd còmhdach MG nas àirde na 523 K. Mar sin, tha cruthachadh hidrides air a dhèanamh comasach air sgàth àrdachadh ìre in-ghabhail53.Bho fige.Chithear bho Fhig. 8b gu bheil hydrogen air a ghabhail a-steach nas luaithe mar a tha teòthachd tùsail na sreath MB a' dol sìos.Bidh cuideaman co-chothromachaidh nas ìsle a 'tachairt nuair a tha an teòthachd tùsail nas ìsle.Mar as motha a tha an eadar-dhealachadh cuideam eadar an cuideam co-chothromachd agus an cuideam gnìomhaichte, is ann as luaithe a bhios am pròiseas in-ghabhail hydrogen.Aig teòthachd tùsail de 473 K, tha hydrogen air a ghabhail a-steach gu luath suas gu 27% anns a ’chiad 18 diogan.A bharrachd air an sin, chaidh an ùine in-ghabhail a lughdachadh cuideachd bho 11% gu 24% aig teòthachd tùsail nas ìsle an taca ris an teòthachd tùsail de 623 K. Is e an ùine in-ghabhail aig an teòthachd tòiseachaidh as ìsle de 473 K 15247 s, a tha coltach ris an fheadhainn as fheàrr cuideam luchdaidh cùise, ge-tà, tha an lùghdachadh ann an teòthachd reactair teòthachd tùsail a 'leantainn gu lùghdachadh ann an comas stòraidh hydrogen.Feumaidh teòthachd tùsail an reactor MN a bhith co-dhiù 503 K53.A bharrachd air an sin, aig teòthachd tùsail de 573 K53, faodar comas stòraidh haidridean as àirde de 3.6 wt% a choileanadh.A thaobh comas stòraidh haidridean agus fad an in-ghabhail, tha teodhachd eadar 523 agus 573 K a’ giorrachadh an ùine le dìreach 6%.Mar sin, thathas a’ moladh teòthachd de 573 K mar theodhachd tùsail an reactair MH-SCHE.Ach, cha robh buaidh an teòthachd tùsail air a’ phròiseas in-ghabhail cho cudromach an taca ris a’ chuideam luchdachaidh.Tha an earrann leasachail a’ sealltainn na cumaidhean den cho-chruinneachadh haidridean airson diofar theodhachd tùsail aig 15500 s.
Is e an ìre sruth aon de na prìomh pharamadairean aig hydrogenation agus dehydrogenation oir faodaidh e buaidh a thoirt air buaireadh agus toirt air falbh teas no cuir a-steach rè hydrogenation agus dehydrogenation59.Cruthaichidh ìrean sruth àrd ìrean buaireasach agus mar thoradh air sin bidh sruthadh nas luaithe tro phìoban HTF.Mar thoradh air an ath-bhualadh seo bidh gluasad teas nas luaithe.Tha diofar astaran inntrigidh airson HTF air an tomhas a rèir àireamhan Reynolds de 10,000, 14,000, 18,000, agus 22,000.Chaidh teòthachd tùsail an t-sreath MG a shuidheachadh aig 573 K agus an cuideam luchdachadh aig 1.8 MPa.Tha na toraidhean ann am fige.Tha 8c a’ sealltainn gu bheil cleachdadh àireamh Reynolds nas àirde an co-bhonn ri SCHE a’ leantainn gu ìre gabhail nas àirde.Mar a tha àireamh Reynolds ag èirigh bho 10,000 gu 22,000, tha an ùine in-ghabhail sìos mu 28-50%.Is e an ùine in-ghabhail aig àireamh Reynolds de 22,000 12,505 diogan, a tha nas ìsle na aig diofar teòthachd agus cuideam luchdaidh tùsail.Tha cumaidhean dùmhlachd hydrogen airson diofar àireamhan Reynolds airson GTP aig 12500 s air an taisbeanadh anns an earrainn leasachail.
Tha buaidh SCHE air teòthachd tùsail an HTF air a sgrùdadh agus air a shealltainn ann am Fig. 8d.Aig teòthachd MG tùsail de 573 K agus cuideam luchdachadh haidridean de 1.8 MPa, chaidh ceithir teodhachd tùsail a thaghadh airson a’ mhion-sgrùdaidh seo: 373 K, 473 K, 523 K, agus 573 K. Tha 8d a’ sealltainn gu bheil lùghdachadh ann an teòthachd an fhuarachaidh aig an t-slighe a-steach a ‘leantainn gu lùghdachadh ann an ùine in-ghabhail.An coimeas ris a ’chùis bhunaiteach le teòthachd inlet de 573 K, chaidh an ùine sùghaidh a lughdachadh timcheall air 20%, 44% agus 56% airson teòthachd inlet de 523 K, 473 K agus 373 K, fa leth.Aig 6917 s, is e teòthachd tùsail an GTF 373 K, is e an dùmhlachd hydrogen san reactair 90%.Faodar seo a mhìneachadh le gluasad teas convective leasaichte eadar an ìre MG agus an HCS.Meudaichidh teodhachd HTF nas ìsle sgaoileadh teas agus leanaidh sin barrachd cleachdadh hydrogen.Am measg a h-uile paramadair obrachaidh, b ’e leasachadh coileanadh an reactar MH-SCHE le bhith ag àrdachadh teòthachd inlet HTF an dòigh as freagarraiche, leis gu robh ùine crìochnachaidh a’ phròiseas in-ghabhail nas lugha na 7000 s, agus b ’e an ùine in-ghabhail as giorra de dhòighean eile barrachd. na 10 000 s.Tha cumaidhean dùmhlachd hydrogen air an taisbeanadh airson diofar theodhachd tùsail GTP airson 7000 s.
Tha an sgrùdadh seo a’ toirt a-steach airson a’ chiad uair iomlaidear teas coil leth-siolandair air fhilleadh a-steach do aonad stòraidh hydride meatailt.Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air comas an t-siostam a chaidh a mholadh gus hydrogen a ghabhail a-steach le diofar rèiteachaidhean den iomlaidear teas.Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air buaidh nam paramadairean obrachaidh air an iomlaid teas eadar an còmhdach hydride meatailt agus an inneal-fuarachaidh gus faighinn a-mach na suidheachaidhean as fheàrr airson hydrides meatailt a stòradh a’ cleachdadh iomlaid teas ùr.Tha geàrr-chunntas air prìomh thoraidhean an sgrùdaidh seo mar a leanas:
Le iomlaidear teas coil leth-siolandair, tha coileanadh gluasad teas air a leasachadh leis gu bheil cuairteachadh teas nas èideadh aige anns an reactair còmhdach magnesium, a’ leantainn gu ìre in-ghabhail hydrogen nas fheàrr.Cho fad ‘s nach eil meud an tiùba iomlaid teas agus an hydride meatailt air atharrachadh, tha an ùine ath-bhualaidh air a lughdachadh gu mòr le 59% an taca ri iomlaidear teas coiled àbhaisteach.
Ùine puist: Faoilleach 15-2023