O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Ṣe afihan carousel ti awọn kikọja mẹta ni ẹẹkan.Lo awọn Bọtini Iṣaaju ati Next lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Awọn hydrides irin (MH) ni a mọ bi ọkan ninu awọn ẹgbẹ ohun elo ti o dara julọ fun ibi ipamọ hydrogen nitori agbara ibi ipamọ hydrogen nla wọn, titẹ iṣẹ kekere ati ailewu giga.Bibẹẹkọ, awọn kinetikisi mimu hydrogen onilọra wọn dinku iṣẹ ipamọ pupọ.Yiyọ ooru ti o yara lati ibi ipamọ MH le ṣe ipa pataki ni jijẹ iwọn gbigbe hydrogen rẹ, ti o mu ki iṣẹ ibi ipamọ dara si.Ni iyi yii, iwadi yii ni ifọkansi lati ni ilọsiwaju awọn abuda gbigbe ooru lati le daadaa ni ipa lori oṣuwọn gbigba hydrogen ti eto ipamọ MH.Opopona ologbele-cylindrical tuntun ti kọkọ ni idagbasoke ati iṣapeye fun ibi ipamọ hydrogen ati dapọ si bi oluparọ-afẹfẹ inu-bi-ooru (HTF).Da lori awọn titobi ipolowo oriṣiriṣi, ipa ti atunto oluyipada ooru tuntun jẹ atupale ati ni akawe pẹlu jiometirii okun helical mora.Ni afikun, awọn aye iṣẹ ti ibi ipamọ ti MG ati GTP ni a ṣe iwadi ni nọmba lati gba awọn iye to dara julọ.Fun kikopa nọmba, ANSYS Fluent 2020 R2 ti lo.Awọn abajade iwadi yii fihan pe iṣẹ-ṣiṣe ti ojò ipamọ MH le ni ilọsiwaju ni pataki nipasẹ lilo olupaparọ ooru ologbele-cylindrical (SCHE).Ti a ṣe afiwe si awọn olupaṣiparọ ooru oniyi oniyipo, iye akoko gbigba hydrogen dinku nipasẹ 59%.Ijinna ti o kere julọ laarin awọn iyipo SCHE yorisi idinku 61% ni akoko gbigba.Nipa awọn aye ṣiṣe ti ibi ipamọ MG nipa lilo SHE, gbogbo awọn aye ti a yan yorisi ilọsiwaju pataki ninu ilana gbigba hydrogen, ni pataki iwọn otutu ni iwọle si HTS.
Iyipada agbaye kan wa lati agbara ti o da lori awọn epo fosaili si agbara isọdọtun.Nitori ọpọlọpọ awọn fọọmu ti agbara isọdọtun pese agbara ni ọna agbara, ibi ipamọ agbara jẹ pataki lati dọgbadọgba fifuye naa.Ibi ipamọ agbara orisun hydrogen ti fa ifojusi pupọ fun idi eyi, paapaa nitori pe hydrogen le ṣee lo bi epo miiran "alawọ ewe" ati agbara ti ngbe nitori awọn ohun-ini ati gbigbe.Ni afikun, hydrogen tun funni ni akoonu agbara ti o ga julọ fun ibi-ẹyọkan ni akawe si awọn epo fosaili2.Awọn oriṣi akọkọ mẹrin ti ibi ipamọ agbara hydrogen wa: ibi ipamọ gaasi fisinuirindigbindigbin, ibi ipamọ ipamo, ibi ipamọ omi, ati ibi ipamọ to lagbara.hydrogen fisinuirindigbindigbin ni akọkọ iru lo ninu idana cell awọn ọkọ ayọkẹlẹ bi akero ati forklifts.Sibẹsibẹ, ibi ipamọ yii n pese iwuwo olopobobo kekere ti hydrogen (isunmọ 0.089 kg/m3) ati pe o ni awọn ọran ailewu ti o ni nkan ṣe pẹlu titẹ iṣẹ giga3.Da lori ilana iyipada ni iwọn otutu ibaramu kekere ati titẹ, ibi ipamọ omi yoo tọju hydrogen ni fọọmu omi.Bibẹẹkọ, nigbati o ba jẹ olomi, nipa 40% ti agbara ti sọnu.Ni afikun, imọ-ẹrọ yii ni a mọ lati jẹ agbara diẹ sii ati aladanla laala ni akawe si awọn imọ-ẹrọ ibi ipamọ ipo to muna4.Ibi ipamọ to lagbara jẹ aṣayan ti o le yanju fun eto-aje hydrogen kan, eyiti o tọju hydrogen nipa sisọpọ hydrogen sinu awọn ohun elo ti o lagbara nipasẹ gbigba ati idasilẹ hydrogen nipasẹ ipadanu.Metal hydride (MH), imọ-ẹrọ ipamọ ohun elo ti o lagbara, jẹ anfani aipẹ ni awọn ohun elo sẹẹli epo nitori agbara hydrogen giga rẹ, titẹ iṣẹ kekere, ati idiyele kekere ti a fiwe si ibi ipamọ omi, ati pe o dara fun awọn ohun elo iduro ati alagbeka6,7 In afikun, awọn ohun elo MH tun pese awọn ohun-ini ailewu gẹgẹbi ipamọ daradara ti agbara nla8.Sibẹsibẹ, iṣoro kan wa ti o fi opin si iṣẹ-ṣiṣe ti MG: iṣiṣẹ igbona kekere ti MG reactor nyorisi gbigba fa fifalẹ ati desorption ti hydrogen.
Gbigbe ooru to dara lakoko awọn aati exothermic ati endothermic jẹ bọtini lati mu ilọsiwaju iṣẹ ti awọn reactors MH.Fun ilana ikojọpọ hydrogen, ooru ti ipilẹṣẹ gbọdọ yọkuro lati inu riakito lati le ṣakoso ṣiṣan ikojọpọ hydrogen ni iwọn ti o fẹ pẹlu agbara ipamọ ti o pọju.Dipo, a nilo ooru lati mu iwọn itankalẹ hydrogen pọ si lakoko idasilẹ.Lati le ṣe ilọsiwaju ooru ati iṣẹ gbigbe pupọ, ọpọlọpọ awọn oniwadi ti ṣe iwadi apẹrẹ ati iṣapeye ti o da lori awọn ifosiwewe pupọ gẹgẹbi awọn aye iṣẹ, eto MG, ati iṣapeye MG11.Imudara MG le ṣee ṣe nipasẹ fifi awọn ohun elo imudara igbona giga bii awọn irin foomu si awọn ipele MG 12,13.Nitorinaa, imunadoko igbona ti o munadoko le pọ si lati 0.1 si 2 W/mK10.Sibẹsibẹ, afikun awọn ohun elo to lagbara dinku agbara ti riakito MN.Pẹlu iyi si awọn paramita iṣẹ, awọn ilọsiwaju le ṣee ṣe nipasẹ jijẹ awọn ipo iṣẹ ibẹrẹ ti Layer MG ati coolant (HTF).Ilana ti MG le jẹ iṣapeye nitori geometry ti riakito ati apẹrẹ ti oluyipada ooru.Nipa awọn iṣeto ni ti awọn MH reactor ooru exchanger, awọn ọna le ti wa ni pin si meji orisi.Iwọnyi jẹ awọn oluparọ ooru ti inu ti a ṣe sinu MO Layer ati awọn paarọ ooru ti ita ti o bo Layer MO gẹgẹbi awọn lẹbẹ, awọn jaketi itutu agbaiye ati awọn iwẹ omi.Pẹlu iyi si oluyipada ooru ita, Kaplan16 ṣe atupale iṣẹ ṣiṣe ti MH reactor, lilo omi itutu bi jaketi lati dinku iwọn otutu inu riakito naa.Awọn abajade ti wa ni akawe pẹlu 22 yika fin riakito ati riakito miiran tutu nipasẹ convection adayeba.Wọn ṣalaye pe wiwa jaketi itutu agbaiye dinku iwọn otutu ti MH, nitorinaa jijẹ oṣuwọn gbigba.Awọn ijinlẹ nọmba ti omi-jacket MH reactor nipasẹ Patil ati Gopal17 ti fihan pe titẹ ipese hydrogen ati iwọn otutu HTF jẹ awọn ipilẹ bọtini ti o ni ipa lori oṣuwọn ti gbigbe hydrogen ati idinku.
Nmu agbegbe gbigbe ooru pọ si nipa fifi awọn fini ati awọn oluyipada ooru ti a ṣe sinu MH jẹ bọtini lati mu ilọsiwaju ooru ati iṣẹ gbigbe lọpọlọpọ ati nibi iṣẹ ipamọ ti MH18.Orisirisi awọn atunto oluparọ ooru inu (tui ti o taara ati okun oniyi) ni a ti ṣe apẹrẹ lati tan kaakiri itutu ni MH19,20,21,22,23,24,25,26 riakito.Lilo oluyipada ooru inu, itutu agbaiye tabi omi alapapo yoo gbe ooru agbegbe lọ si inu apanirun MH lakoko ilana adsorption hydrogen.Raju ati Kumar [27] lo ọpọlọpọ awọn tubes taara bi awọn paarọ ooru lati mu iṣẹ MG dara si.Awọn abajade wọn fihan pe awọn akoko gbigba ti dinku nigbati a lo awọn tubes taara bi awọn paarọ ooru.Ni afikun, lilo awọn tubes taara n dinku akoko isọnu hydrogen28.Awọn oṣuwọn sisan tutu ti o ga julọ pọ si iwọn gbigba agbara hydrogen ati gbigbajade29.Sibẹsibẹ, jijẹ nọmba awọn tubes itutu agbaiye ni ipa rere lori iṣẹ MH kuku ju oṣuwọn sisan tutu30,31.Raju et al.32 lo LaMi4.7Al0.3 gẹgẹbi ohun elo MH lati ṣe iwadi iṣẹ ti awọn oluyipada ooru pupọ ni awọn reactors.Wọn royin pe awọn iṣiro iṣiṣẹ ni ipa pataki lori ilana gbigba, paapaa titẹ ifunni ati lẹhinna oṣuwọn sisan ti HTF.Bibẹẹkọ, iwọn otutu gbigba ti jade lati jẹ pataki ti o kere si.
Iṣẹ ṣiṣe ti MH reactor ti ni ilọsiwaju siwaju sii nipasẹ lilo olupaṣiparọ igbona okun ajija nitori imudara ooru gbigbe rẹ ni akawe si awọn tubes ti o tọ.Eleyi jẹ nitori awọn Atẹle ọmọ le dara yọ ooru lati reactor25.Ni afikun, awọn tubes ajija pese agbegbe nla kan fun gbigbe ooru lati Layer MH si itutu.Nigba ti yi ọna ti wa ni a ṣe inu awọn riakito, awọn pinpin ooru paṣipaarọ Falopiani jẹ tun diẹ uniform33.Wang et al.34 ṣe iwadi ipa ti iye akoko gbigba hydrogen nipa fifi okun helical kan kun si riakito MH kan.Awọn abajade wọn fihan pe bi iyeiwọn gbigbe ooru ti itutu n pọ si, akoko gbigba dinku.Wu et al.25 ṣewadii iṣẹ ṣiṣe ti awọn olupilẹṣẹ MH ti o da lori Mg2Ni ati awọn olupaṣiparọ ooru okun coil.Awọn ijinlẹ nọmba wọn ti fihan idinku ninu akoko ifasẹyin.Ilọsiwaju ti ẹrọ gbigbe igbona ni riakito MN da lori ipin ti o kere ju ti ipolowo dabaru si ipolowo dabaru ati ipolowo skru ti ko ni iwọn.Iwadi esiperimenta nipasẹ Mellouli et al.21 nipa lilo okun ti o ni okun bi oluyipada ooru inu ti fihan pe iwọn otutu ibẹrẹ HTF ni ipa pataki lori imudarasi imudara hydrogen ati akoko idinku.Awọn akojọpọ oriṣiriṣi awọn oluyipada ooru inu inu ni a ti ṣe ni awọn iwadii pupọ.Eisapur et al.35 ṣe iwadi ibi ipamọ hydrogen nipa lilo olupaṣiparọ ooru oniyipo pẹlu ọpọn ipadabọ aarin lati mu ilana gbigba hydrogen pọ si.Awọn abajade wọn fihan pe ọpọn ajija ati ọpọn ipadabọ aarin mu ilọsiwaju gbigbe ooru pọ si laarin itutu ati MG.Iwọn ti o kere ju ati iwọn ila opin ti tube ajija pọ si iwọn ooru ati gbigbe pupọ.Ardahaie et al.36 lo awọn tubes ajija alapin bi awọn paarọ ooru lati mu ilọsiwaju gbigbe ooru dara laarin riakito.Wọn royin pe iye akoko gbigba ti dinku nipasẹ jijẹ nọmba awọn ọkọ ofurufu onijagidijagan alapin.Awọn akojọpọ oriṣiriṣi awọn oluyipada ooru inu inu ni a ti ṣe ni awọn iwadii pupọ.Dhau et al.37 ṣe ilọsiwaju iṣẹ ti MH nipa lilo paarọ gbigbona okun oniyi ati awọn imu.Awọn abajade wọn fihan pe ọna yii dinku akoko kikun hydrogen nipasẹ ipin kan ti 2 ni akawe si ọran laisi awọn imu.Awọn finni annular ti wa ni idapo pẹlu awọn tubes itutu agbaiye ati ti a ṣe sinu riakito MN.Awọn abajade iwadi yii fihan pe ọna idapo yii n pese gbigbe gbigbe ooru aṣọ kan ni akawe si MH reactor laisi awọn imu.Sibẹsibẹ, apapọ awọn olupaṣiparọ ooru ti o yatọ yoo ni odi ni ipa lori iwuwo ati iwọn didun ti MH reactor.Wu et al.18 akawe o yatọ si ooru exchanger atunto.Iwọnyi pẹlu awọn ọpọn ti o tọ, lẹbẹ ati awọn coils ajija.Awọn onkọwe ṣe ijabọ pe awọn iyipo ajija pese awọn ilọsiwaju ti o dara julọ ninu ooru ati gbigbe pupọ.Ni afikun, ti a fiwera pẹlu awọn tubes ti o tọ, awọn tubes ti a fipa, ati awọn tubes ti o tọ ni idapo pẹlu awọn tubes ti a fipa, awọn okun meji ni ipa ti o dara julọ lori imudarasi gbigbe ooru.Iwadi nipasẹ Sekhar et al.40 fihan pe ilọsiwaju ti o jọra ni gbigba hydrogen ni a ṣaṣeyọri ni lilo okun ajija bi oluparọ ooru inu ati jaketi itutu agba itagbangba.
Ninu awọn apẹẹrẹ ti a mẹnuba loke, lilo awọn iyipo ajija bi awọn paarọ ooru ti inu n pese ooru ti o dara julọ ati awọn ilọsiwaju gbigbe pupọ ju awọn paarọ ooru miiran, paapaa awọn tubes ti o tọ ati awọn imu.Nitorinaa, ero ti iwadii yii ni lati ṣe idagbasoke siwaju okun ajija lati mu iṣẹ gbigbe ooru dara si.Fun igba akọkọ, okun ologbele-cylindrical tuntun kan ti ni idagbasoke ti o da lori okun helical ipamọ MH mora.Iwadi yii ni a nireti lati mu ilọsiwaju iṣẹ ipamọ hydrogen ṣiṣẹ nipa ṣiṣeroro apẹrẹ oniyipada ooru tuntun pẹlu ipilẹ agbegbe gbigbe ooru to dara julọ ti a pese nipasẹ iwọn didun igbagbogbo ti ibusun MH ati awọn tubes HTF.Iṣe ibi ipamọ ti olupaṣiparọ ooru tuntun yii lẹhinna ni akawe si awọn olupaṣiparọ ooru oniyipo ti aṣa ti o da lori awọn ipolowo okun oriṣiriṣi.Gẹgẹbi awọn iwe ti o wa tẹlẹ, awọn ipo iṣẹ ati aye ti awọn coils jẹ awọn ifosiwewe akọkọ ti o ni ipa lori iṣẹ ti awọn reactors MH.Lati mu apẹrẹ ti olupaṣiparọ ooru tuntun yii pọ si, ipa ti aye okun lori akoko gbigba hydrogen ati iwọn didun MH ti ṣe iwadii.Ni afikun, lati le loye ibatan laarin awọn coils hemi-cylindrical tuntun ati awọn ipo iṣẹ, ibi-afẹde keji ti iwadii yii ni lati ṣe iwadi awọn abuda ti riakito ni ibamu si awọn sakani paramita iṣẹ oriṣiriṣi ati pinnu awọn iye ti o yẹ fun iṣẹ kọọkan. mode.paramita.
Iṣẹ ṣiṣe ti ẹrọ ipamọ agbara hydrogen ninu iwadi yii jẹ iwadii ti o da lori awọn atunto oluyipada ooru meji (pẹlu awọn tubes ajija ni awọn ọran 1 si 3 ati awọn tubes ologbele-cylindrical ni awọn ọran 4 si 6) ati itupalẹ ifamọ ti awọn aye ṣiṣe.Iṣiṣẹ ti ẹrọ riakito MH ni idanwo fun igba akọkọ ni lilo tube ajija bi oluyipada ooru.Mejeeji paipu epo tutu ati ọkọ riakito MH jẹ ti irin alagbara.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe awọn iwọn ti riakito MG ati iwọn ila opin ti awọn paipu GTF jẹ igbagbogbo ni gbogbo awọn ọran, lakoko ti awọn iwọn igbesẹ ti GTF yatọ.Abala yii ṣe itupalẹ ipa ti iwọn ipolowo ti awọn coils HTF.Giga ati iwọn ila opin ti ita ti riakito jẹ 110 mm ati 156 mm, lẹsẹsẹ.Iwọn ila opin ti paipu epo ti nmu ooru ti ṣeto ni 6mm.Wo Abala Afikun fun awọn alaye lori aworan atọka Circuit reactor MH pẹlu awọn tubes ajija ati awọn tubes ologbele-cylindrical meji.
Lori ọpọtọ.1a fihan MH ajija tube riakito ati awọn iwọn rẹ.Gbogbo awọn paramita geometric ni a fun ni tabili.1. Iwọn apapọ ti helix ati iwọn didun ZG jẹ iwọn 100 cm3 ati 2000 cm3, lẹsẹsẹ.Lati inu riakito MH yii, afẹfẹ ni irisi HTF ni a jẹ sinu eronja MH ti o ni la kọja lati isalẹ nipasẹ tube ajija kan, ati pe a ti ṣe hydrogen lati oke dada ti riakito naa.
Iwa ti awọn geometries ti a yan fun awọn reactors hydride irin.a) pẹlu oluparọ ooru oniyi-tubular, b) pẹlu oluparọ ooru tubular ologbele-cylindrical kan.
Apa keji ṣe ayẹwo iṣẹ ti MH reactor ti o da lori tube ologbele-cylindrical bi oluyipada ooru.Lori ọpọtọ.1b ṣe afihan riakito MN pẹlu awọn tubes ologbele-cylindrical meji ati awọn iwọn wọn.Tabili 1 ṣe atokọ gbogbo awọn aye-jiometirika ti awọn paipu ologbele-cylindrical, eyiti o wa ni igbagbogbo, laisi aaye laarin wọn.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe tube ologbele-cylindrical ni Case 4 ni a ṣe apẹrẹ pẹlu iwọn didun igbagbogbo ti tube HTF ati MH alloy ninu tube ti a fipa (aṣayan 3).Bi fun ọpọtọ.1b, a tun ṣe afẹfẹ lati isalẹ awọn tubes HTF ologbele-cylindrical meji, ati hydrogen ti a ṣe lati ọna idakeji ti MH reactor.
Nitori apẹrẹ tuntun ti oluyipada ooru, idi ti apakan yii ni lati pinnu awọn iye ibẹrẹ ti o yẹ fun awọn aye ṣiṣe ti MH reactor ni apapo pẹlu SCHE.Ni gbogbo awọn ọran, a ti lo afẹfẹ bi itutu lati yọ ooru kuro ninu riakito.Lara awọn epo gbigbe ooru, afẹfẹ ati omi ni a yan ni igbagbogbo bi awọn epo gbigbe ooru fun awọn reactors MH nitori idiyele kekere wọn ati ipa ayika kekere.Nitori iwọn iwọn otutu ti o ga julọ ti awọn ohun elo orisun iṣuu magnẹsia, a yan afẹfẹ bi tutu ninu iwadi yii.Ni afikun, o tun ni awọn abuda sisan ti o dara ju awọn irin olomi miiran ati awọn iyọ didà41.Tabili 2 ṣe atokọ awọn ohun-ini ti afẹfẹ ni 573 K. Fun itupalẹ ifamọ ni apakan yii, awọn atunto ti o dara julọ ti awọn aṣayan iṣẹ ṣiṣe MH-SCHE (ni awọn ọran 4 nipasẹ 6) ni a lo.Awọn iṣiro ti o wa ni apakan yii da lori ọpọlọpọ awọn paramita iṣẹ, pẹlu iwọn otutu ibẹrẹ ti MH reactor, titẹ ikojọpọ hydrogen, iwọn otutu agbawọle HTF, ati nọmba Reynolds ti a ṣe iṣiro nipasẹ yiyipada oṣuwọn HTF.Tabili 3 ni gbogbo awọn paramita iṣẹ ṣiṣe ti a lo fun itupalẹ ifamọ.
Abala yii ṣe apejuwe gbogbo awọn idogba iṣakoso pataki fun ilana ti gbigba hydrogen, rudurudu ati gbigbe ooru ti awọn itutu.
Lati jẹ ki o rọrun ojutu ti ifaseyin gbigba hydrogen, awọn igbero wọnyi ni a ṣe ati pese;
Lakoko gbigba, awọn ohun-ini thermophysical ti hydrogen ati awọn hydrides irin jẹ igbagbogbo.
Hydrogen jẹ gaasi pipe, nitorinaa awọn ipo iwọntunwọnsi igbona agbegbe43,44 ni a ṣe akiyesi.
nibiti \({L}_{gas}\) ti jẹ radius ti ojò, ati pe \({L}_{ooru}\) jẹ giga axial ti ojò naa.Nigbati N ba kere ju 0.0146, ṣiṣan hydrogen ti o wa ninu ojò le ṣe akiyesi ni simulation laisi aṣiṣe pataki.Gẹgẹbi iwadii lọwọlọwọ, N kere pupọ ju 0.1.Nitorinaa, ipa mimu titẹ le jẹ igbagbe.
Awọn riakito Odi won daradara ti ya sọtọ ni gbogbo igba.Nitorina, ko si ooru paṣipaarọ 47 laarin awọn riakito ati awọn ayika.
O ti wa ni daradara mọ pe Mg-orisun alloys ni o dara hydrogenation abuda ati ki o ga hydrogen ipamọ agbara soke si 7.6 wt% 8.Ni awọn ofin ti awọn ohun elo ibi ipamọ hydrogen ti o lagbara, awọn alloy wọnyi tun jẹ mimọ bi awọn ohun elo iwuwo fẹẹrẹ.Ni afikun, won ni o tayọ ooru resistance ati ti o dara processability8.Lara ọpọlọpọ awọn ohun elo ti o da lori Mg, Mg2Ni-orisun MgNi alloy jẹ ọkan ninu awọn aṣayan ti o dara julọ fun ibi ipamọ MH nitori agbara ipamọ hydrogen ti o to 6 wt%.Awọn alloy Mg2Ni tun pese adsorption yiyara ati awọn kainetik desorption ni akawe si alloy MgH48.Nitorina, Mg2Ni ni a yan gẹgẹbi ohun elo hydride irin ninu iwadi yii.
Idogba agbara jẹ afihan bi 25 da lori iwọntunwọnsi ooru laarin hydrogen ati Mg2Ni hydride:
X jẹ iye hydrogen ti a gba lori oju irin, ẹyọ naa jẹ \ (iwuwo \% \), ti a ṣe iṣiro lati idogba kainetic \ (\ frac {dX}{dt} \) lakoko gbigba bi atẹle49:
níbi tí \({C}_{a}\) jẹ́ ìwọ̀n ìṣesí àti \({E}_{a}\) jẹ́ agbára ìmúṣiṣẹ́.\({P}_{a,eq}\) jẹ titẹ iwọntunwọnsi inu riakito irin hydride lakoko ilana gbigba, ti a fun nipasẹ idogba van't Hoff gẹgẹbi atẹle25:
Nibo \({P}_{ref}\) jẹ titẹ itọkasi ti 0.1 MPa.\ (\Delta H \) ati \ (\Delta S \) ni enthalpy ati entropy ti awọn lenu, lẹsẹsẹ.Awọn ohun-ini ti awọn alloys Mg2Ni ati hydrogen ni a gbekalẹ ni tabili.4. Akojọ ti a npè ni ni a le rii ni apakan afikun.
Ṣiṣan omi naa jẹ rudurudu nitori iyara rẹ ati nọmba Reynolds (Re) jẹ 78.75 ms-1 ati 14000, ni atele.Ninu iwadi yii, a ti yan awoṣe rudurudu k-ε kan.O ṣe akiyesi pe ọna yii n pese iṣedede giga ni akawe si awọn ọna k-ε miiran, ati pe o tun nilo akoko iṣiro kere ju awọn ọna RNG k-ε50,51 lọ.Wo Abala Afikun fun awọn alaye lori awọn idogba ipilẹ fun awọn fifa gbigbe ooru.
Ni ibẹrẹ, ilana ijọba iwọn otutu ni riakito MN jẹ aṣọ, ati apapọ ifọkansi hydrogen jẹ 0.043.O ti wa ni ro pe awọn lode aala ti awọn MH riakito ti wa ni idabobo daradara.Awọn alloy ti o da lori iṣuu magnẹsia ni igbagbogbo nilo awọn iwọn otutu ti n ṣiṣẹ iṣesi giga lati fipamọ ati tusilẹ hydrogen ninu ẹrọ riakito.Mg2Ni alloy nilo iwọn otutu ti 523-603 K fun gbigba ti o pọju ati iwọn otutu ti 573-603 K fun pipe desorption52.Sibẹsibẹ, awọn iwadii idanwo nipasẹ Muthukumar et al.53 fihan pe agbara ipamọ ti o pọju ti Mg2Ni fun ibi ipamọ hydrogen le ṣee waye ni iwọn otutu ti nṣiṣẹ ti 573 K, eyiti o ni ibamu si agbara imọ-ọrọ rẹ.Nitorinaa, iwọn otutu ti 573 K ni a yan bi iwọn otutu ibẹrẹ ti riakito MN ninu iwadii yii.
Ṣẹda awọn titobi akoj oriṣiriṣi fun afọwọsi ati awọn abajade igbẹkẹle.Lori ọpọtọ.2 ṣe afihan iwọn otutu apapọ ni awọn ipo ti a yan ninu ilana gbigba hydrogen lati awọn eroja oriṣiriṣi mẹrin.O ṣe akiyesi pe ọran kan ṣoṣo ti iṣeto kọọkan ni a yan lati ṣe idanwo fun ominira akoj nitori jiometirika ti o jọra.Ọna meshing kanna ni a lo ni awọn ọran miiran.Nitorinaa, yan aṣayan 1 fun paipu ajija ati aṣayan 4 fun paipu ologbele-cylindrical.Lori ọpọtọ.2a, b ṣe afihan iwọn otutu apapọ ni riakito fun awọn aṣayan 1 ati 4, lẹsẹsẹ.Awọn ipo mẹta ti a yan jẹ aṣoju awọn iwọn otutu ibusun ni oke, aarin, ati isalẹ ti riakito.Da lori awọn oju iwọn otutu ni awọn ipo ti a yan, iwọn otutu apapọ di iduroṣinṣin ati ṣafihan iyipada kekere ni awọn nọmba eroja 428,891 ati 430,599 fun awọn ọran 1 ati 4, lẹsẹsẹ.Nitorinaa, awọn iwọn akoj wọnyi ni a yan fun awọn iṣiro iṣiro siwaju sii.Alaye ni kikun lori iwọn otutu ibusun apapọ fun ilana gbigba hydrogen fun ọpọlọpọ awọn titobi sẹẹli ati awọn meshes ti a tunṣe ni aṣeyọri fun awọn ọran mejeeji ni a fun ni apakan afikun.
Iwọn otutu ibusun aropin ni awọn aaye ti a ti yan ninu ilana gbigba hydrogen ni riakito hydride irin pẹlu awọn nọmba akoj oriṣiriṣi.(a) Iwọn otutu apapọ ni awọn ipo ti a yan fun ọran 1 ati (b) Iwọn otutu ni awọn ipo ti a yan fun ọran 4.
Awọn riakito hydride irin ti o da lori Mg ninu iwadi yii ni idanwo da lori awọn abajade esiperimenta ti Muthukumar et al.53.Ninu iwadi wọn, wọn lo Mg2Ni alloy lati fi hydrogen pamọ sinu awọn tubes irin alagbara.Ejò lẹbẹ ti wa ni lo lati mu ooru gbigbe inu awọn riakito.Lori ọpọtọ.3a ṣe afihan lafiwe ti iwọn otutu apapọ ti ibusun ilana gbigba laarin iwadi idanwo ati iwadi yii.Awọn ipo iṣẹ ti a yan fun idanwo yii jẹ: MG ni ibẹrẹ otutu 573 K ati titẹ agbawọle 2 MPa.Lati ọpọtọ.3a o le ṣe afihan ni kedere pe abajade esiperimenta yii wa ni adehun ti o dara pẹlu eyiti o wa pẹlu ọwọ si iwọn otutu Layer apapọ.
Ijẹrisi awoṣe.(a) Ijẹrisi koodu ti riakito hydride irin Mg2Ni nipa ifiwera iwadi lọwọlọwọ pẹlu iṣẹ esiperimenta ti Muthukumar et al.52, ati (b) ijerisi awoṣe ṣiṣan rudurudu tube ajija nipasẹ ifiwera iwadi lọwọlọwọ pẹlu ti Kumar et al .Iwadi.54.
Lati ṣe idanwo awoṣe rudurudu, awọn abajade iwadi yii ni a ṣe afiwe pẹlu awọn abajade esiperimenta ti Kumar et al.54 lati jẹrisi deede ti awoṣe rudurudu ti a yan.Kumar et al.54 ṣe iwadi ṣiṣan rudurudu ni tube-ni-paipu ajija ooru.Omi ti wa ni lilo bi omi gbona ati tutu itasi lati awọn ẹgbẹ idakeji.Awọn iwọn otutu omi gbona ati tutu jẹ 323 K ati 300 K, lẹsẹsẹ.Awọn nọmba Reynolds wa lati 3100 si 5700 fun awọn olomi gbona ati lati 21,000 si 35,000 fun awọn olomi tutu.Awọn nọmba Dean jẹ 550-1000 fun awọn olomi gbona ati 3600-6000 fun awọn olomi tutu.Awọn iwọn ila opin ti paipu inu (fun omi gbona) ati paipu ita (fun omi tutu) jẹ 0.0254 m ati 0.0508 m, lẹsẹsẹ.Iwọn ila opin ati ipolowo ti okun helical jẹ 0.762 m ati 0.100 m, lẹsẹsẹ.Lori ọpọtọ.3b ṣe afihan lafiwe ti esiperimenta ati awọn abajade lọwọlọwọ fun ọpọlọpọ awọn orisii Nusselt ati awọn nọmba Dean fun tutu ninu tube inu.Awọn awoṣe rudurudu mẹta ti o yatọ ni a ṣe ati ṣe afiwe pẹlu awọn abajade esiperimenta.Bi o han ni ọpọtọ.3b, awọn abajade ti awoṣe rudurudu k-ε achievable wa ni adehun ti o dara pẹlu data esiperimenta.Nitorina, awoṣe yii ni a yan ninu iwadi yii.
Awọn iṣeṣiro nọmba ninu iwadi yii ni a ṣe ni lilo ANSYS Fluent 2020 R2.Kọ Iṣẹ Itumọ Olumulo kan (UDF) ki o lo bi ọrọ titẹ sii ti idogba agbara lati ṣe iṣiro awọn kainetik ti ilana gbigba.Ayika PRESTO55 ati ọna PISO56 ni a lo fun ibaraẹnisọrọ titẹ-sisa ati atunse titẹ.Yan ipilẹ sẹẹli Greene-Gauss fun alayipada oniyipada.Ipa ati awọn idogba agbara jẹ ipinnu nipasẹ ọna oke-ibere keji.Ní ti àwọn olùsọdipúpọ̀ ìsinmi abẹ́lẹ̀, ìfúnpá, eré-ìyára, àti àwọn èròjà agbára ni a ṣeto sí 0.5, 0.7, àti 0.7, ní atele.Awọn iṣẹ odi boṣewa ni a lo si HTF ni awoṣe rudurudu.
Abala yii ṣafihan awọn abajade ti awọn iṣeṣiro nọmba ti imudara gbigbe igbona inu ti MH reactor nipa lilo olupaṣiparọ ooru coil coil (HCHE) ati oluparọ ooru gbigbona helical (SCHE) lakoko gbigba hydrogen.Ipa ti ipolowo HTF lori iwọn otutu ti ibusun riakito ati iye akoko gbigba ni a ṣe atupale.Awọn paramita iṣẹ akọkọ ti ilana gbigba ni a ṣe iwadi ati gbekalẹ ni apakan itupalẹ ifamọ.
Lati ṣe iwadii ipa ti aye okun lori gbigbe igbona ni olupilẹṣẹ MH kan, awọn atunto oluyipada ooru mẹta pẹlu awọn aaye oriṣiriṣi ni a ṣe iwadii.Awọn aaye oriṣiriṣi mẹta ti 15mm, 12.86mm ati 10mm jẹ apẹrẹ ara 1, ara 2 ati ara 3 ni atele.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe iwọn ila opin paipu ti wa titi ni 6 mm ni iwọn otutu ibẹrẹ ti 573 K ati titẹ ikojọpọ ti 1.8 MPa ni gbogbo awọn ọran.Lori ọpọtọ.4 fihan iwọn otutu ibusun apapọ ati ifọkansi hydrogen ni Layer MH lakoko ilana gbigba hydrogen ni awọn ọran 1 si 3. Ni igbagbogbo, iṣesi laarin hydride irin ati hydrogen jẹ exothermic si ilana gbigba.Nitorinaa, iwọn otutu ti ibusun nyara ni iyara nitori akoko ibẹrẹ nigbati hydrogen ti kọkọ ṣafihan sinu riakito.Iwọn otutu ibusun naa n pọ si titi ti o fi de iye ti o pọju ati lẹhinna dinku diẹdiẹ bi ooru ṣe gbe lọ nipasẹ itutu agbaiye, eyiti o ni iwọn otutu kekere ti o ṣiṣẹ bi itutu.Bi o han ni ọpọtọ.4a, nitori alaye ti tẹlẹ, iwọn otutu ti Layer pọ si ni iyara ati dinku nigbagbogbo.Ifojusi hydrogen fun ilana gbigba jẹ nigbagbogbo da lori iwọn otutu ibusun ti MH reactor.Nigbati iwọn otutu ipele apapọ ba lọ silẹ si iwọn otutu kan, oju irin n gba hydrogen.Eyi jẹ nitori isare ti awọn ilana ti physisorption, kemisorption, itankale hydrogen ati dida awọn hydrides rẹ ninu riakito.Lati ọpọtọ.4b o le rii pe oṣuwọn gbigba hydrogen ni ọran 3 kere ju ni awọn ọran miiran nitori iye igbesẹ ti o kere ju ti oluyipada ooru okun.Eyi ṣe abajade ipari gigun pipe gigun ati agbegbe gbigbe ooru ti o tobi julọ fun awọn paipu HTF.Pẹlu ifọkansi hydrogen apapọ ti 90%, akoko gbigba fun Ọran 1 jẹ awọn aaya 46,276.Ti a ṣe afiwe si iye akoko gbigba ni ọran 1, iye akoko gbigba ni awọn ọran 2 ati 3 dinku nipasẹ 724 s ati 1263 s, lẹsẹsẹ.Abala afikun n ṣe afihan iwọn otutu ati awọn iwọn ifọkansi hydrogen fun awọn ipo ti a yan ni Layer HCHE-MH.
Ipa ti aaye laarin awọn coils lori apapọ iwọn otutu Layer ati ifọkansi hydrogen.(a) Iwọn otutu ibusun apapọ fun awọn coils helical, (b) ifọkansi hydrogen fun awọn coils helical, (c) iwọn otutu ibusun apapọ fun awọn coils hemi-cylindrical, ati (d) ifọkansi hydrogen fun awọn coils hemi-cylindrical.
Lati mu awọn abuda gbigbe ooru ti MG reactor, awọn HFC meji ṣe apẹrẹ fun iwọn didun igbagbogbo ti MG (2000 cm3) ati oluyipada ooru ajija (100 cm3) ti Aṣayan 3. apakan yii tun ṣe akiyesi ipa ti aaye laarin coils ti 15 mm fun irú 4, 12,86 mm fun irú 5 ati 10 mm fun irú 6. Ni ọpọtọ.4c, d ṣe afihan iwọn otutu ibusun apapọ ati ifọkansi ti ilana gbigba hydrogen ni iwọn otutu ibẹrẹ ti 573 K ati titẹ ikojọpọ ti 1.8 MPa.Ni ibamu si awọn apapọ Layer otutu ni olusin 4c, awọn kere aaye laarin awọn coils ni irú 6 din awọn iwọn otutu significantly akawe si awọn miiran meji igba.Fun ọran 6, iwọn otutu ibusun kekere kan ni abajade ifọkansi hydrogen ti o ga julọ (wo Fig. 4d).Akoko gbigba hydrogen fun Variant 4 jẹ 19542 s, eyiti o jẹ diẹ sii ju awọn akoko 2 kere ju fun Variants 1-3 ni lilo HCH.Ni afikun, ni akawe si ọran 4, akoko gbigba tun dinku nipasẹ 378 s ati 1515 ni awọn ọran 5 ati 6 pẹlu awọn ijinna kekere.Abala afikun n ṣe afihan iwọn otutu ati awọn iwọn ifọkansi hydrogen fun awọn ipo ti a yan ni Layer SCHE-MH.
Lati ṣe iwadi iṣẹ ṣiṣe ti awọn atunto oluyipada ooru meji, apakan yii ṣe igbero ati ṣafihan awọn iwọn otutu ni awọn ipo mẹta ti a yan.Ipilẹṣẹ MH pẹlu HCHE lati ọran 3 ni a yan fun afiwe pẹlu MH reactor ti o ni SCHE ninu ọran 4 nitori pe o ni iwọn didun MH igbagbogbo ati iwọn paipu.Awọn ipo iṣẹ fun lafiwe yii jẹ iwọn otutu ibẹrẹ ti 573 K ati titẹ ikojọpọ ti 1.8 MPa.Lori ọpọtọ.5a ati 5b fihan gbogbo awọn ipo mẹta ti a yan ti awọn profaili iwọn otutu ni awọn ọran 3 ati 4, lẹsẹsẹ.Lori ọpọtọ.5c ṣe afihan profaili iwọn otutu ati ifọkansi Layer lẹhin 20,000 s ti gbigba hydrogen.Gẹgẹbi laini 1 ni Ọpọtọ 5c, iwọn otutu ni ayika TTF lati awọn aṣayan 3 ati 4 dinku nitori gbigbe igbona convective ti itutu.Eyi ṣe abajade ifọkansi giga ti hydrogen ni ayika agbegbe yii.Sibẹsibẹ, lilo awọn SCHE meji ni abajade ni ifọkansi Layer ti o ga julọ.Awọn idahun kainetik yiyara ni a rii ni ayika agbegbe HTF ni ọran 4. Ni afikun, ifọkansi ti o pọju ti 100% ni a tun rii ni agbegbe yii.Lati laini 2 ti o wa ni aarin riakito, iwọn otutu ti ọran 4 dinku ni pataki ju iwọn otutu ti ọran 3 ni gbogbo awọn aaye ayafi aarin ti riakito.Eyi ni abajade ifọkansi hydrogen ti o pọju fun ọran 4 ayafi fun agbegbe ti o sunmọ aarin ti riakito kuro lati HTF.Sibẹsibẹ, ifọkansi ti ọran 3 ko yipada pupọ.Iyatọ nla ni iwọn otutu ati ifọkansi ti Layer ni a ṣe akiyesi ni laini 3 nitosi ẹnu-ọna si GTS.Iwọn otutu ti Layer ni ọran 4 dinku ni pataki, ti o mu ki ifọkansi hydrogen ti o ga julọ ni agbegbe yii, lakoko ti laini ifọkansi ni ọran 3 tun n yipada.Eyi jẹ nitori isare ti gbigbe ooru SCHE.Awọn alaye ati ijiroro ti lafiwe ti iwọn otutu apapọ ti Layer MH ati paipu HTF laarin ọran 3 ati ọran 4 ni a pese ni apakan afikun.
Profaili iwọn otutu ati ifọkansi ibusun ni awọn ipo ti a yan ni riakito hydride irin.(a) Awọn ipo ti a yan fun ọran 3, (b) Awọn ipo ti a yan fun ọran 4, ati (c) Profaili iwọn otutu ati ifọkansi Layer ni awọn ipo ti a yan lẹhin 20,000 s fun ilana gbigba hydrogen ni awọn ọran 3 ati 4.
Lori ọpọtọ.Nọmba 6 ṣe afihan ti iwọn otutu ibusun apapọ (wo Fig. 6a) ati ifọkansi hydrogen (wo Fig. 6b) fun gbigba ti HCH ati SHE.O le rii lati nọmba yii pe iwọn otutu ti Layer MG dinku ni pataki nitori ilosoke ninu agbegbe paṣipaarọ ooru.Yiyọ ooru diẹ sii lati inu riakito ni abajade ni oṣuwọn gbigba hydrogen ti o ga julọ.Botilẹjẹpe awọn atunto oluyipada ooru meji ni awọn iwọn kanna ni akawe si lilo HCHE bi Aṣayan 3, akoko gbigba hydrogen ti SCHE ti o da lori Aṣayan 4 ti dinku pupọ nipasẹ 59%.Fun itupalẹ alaye diẹ sii, awọn ifọkansi hydrogen fun awọn atunto oluyipada ooru meji ni a fihan bi awọn isolines ni Nọmba 7. Nọmba yii fihan pe ni awọn ọran mejeeji, hydrogen bẹrẹ lati gba lati isalẹ ni ayika iwọle HTF.Awọn ifọkansi ti o ga julọ ni a rii ni agbegbe HTF, lakoko ti a ṣe akiyesi awọn ifọkansi kekere ni aarin ti MH reactor nitori ijinna rẹ lati oluyipada ooru.Lẹhin 10,000 s, ifọkansi hydrogen ni ọran 4 jẹ pataki ti o ga ju ti ọran 3. Lẹhin awọn aaya 20,000, ifọkansi hydrogen ni apapọ ninu reactor ti dide si 90% ni ọran 4 ni akawe si 50% hydrogen ni ọran 3. Eyi le jẹ nitori si agbara itutu agbaiye ti o munadoko ti apapọ awọn SCHE meji, ti o mu ki iwọn otutu kekere kan wa ninu Layer MH.Nitoribẹẹ, titẹ iwọntunwọnsi diẹ sii ṣubu sinu Layer MG, eyiti o yori si gbigba iyara diẹ sii ti hydrogen.
Ọran 3 ati Ọran 4 Ifiwera ti iwọn otutu ibusun apapọ ati ifọkansi hydrogen laarin awọn atunto oluyipada ooru meji.
Ifiwera ifọkansi hydrogen lẹhin 500, 2000, 5000, 10000 ati 20000 s lẹhin ibẹrẹ ilana gbigba hydrogen ni ọran 3 ati ọran 4.
Tabili 5 ṣe akopọ iye akoko gbigba hydrogen fun gbogbo awọn ọran.Ni afikun, tabili tun fihan akoko gbigba ti hydrogen, ti a fihan bi ipin ogorun.Iwọn ogorun yii jẹ iṣiro da lori akoko gbigba ti Case 1. Lati tabili yii, akoko gbigba ti MH reactor nipa lilo HCHE jẹ nipa 45,000 si 46,000 s, ati akoko gbigba pẹlu SCHE jẹ nipa 18,000 si 19,000 s.Ti a ṣe afiwe si Ọran 1, akoko gbigba ni Ọran 2 ati Ọran 3 ti dinku nipasẹ 1.6% nikan ati 2.7%, lẹsẹsẹ.Nigbati o ba nlo SCHE dipo HCHE, akoko gbigba ti dinku ni pataki lati ọran 4 si ọran 6, lati 58% si 61%.O han gbangba pe afikun SCHE si MH reactor ṣe ilọsiwaju pupọ ilana gbigba hydrogen ati iṣẹ ti MH reactor.Botilẹjẹpe fifi sori ẹrọ ti ẹrọ oluyipada ooru inu MH reactor dinku agbara ipamọ, imọ-ẹrọ yii n pese ilọsiwaju pataki ni gbigbe ooru ni akawe si awọn imọ-ẹrọ miiran.Pẹlupẹlu, idinku iye ipolowo yoo mu iwọn didun SCHE pọ si, ti o mu ki o dinku iwọn didun MH.Ni ọran 6 pẹlu iwọn didun SCHE ti o ga julọ, agbara iwọn didun MH nikan ni a dinku nipasẹ 5% ni akawe si ọran 1 pẹlu iwọn didun HCHE ti o kere julọ.Ni afikun, lakoko gbigba, ọran 6 fihan iyara ati iṣẹ to dara julọ pẹlu idinku 61% ni akoko gbigba.Nitorinaa a yan ọran 6 fun iwadii siwaju sii ni itupalẹ ifamọ.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe akoko gbigba hydrogen gigun ni nkan ṣe pẹlu ojò ipamọ ti o ni iwọn didun MH ti o to 2000 cm3.
Awọn paramita iṣẹ lakoko iṣe jẹ awọn ifosiwewe pataki ti o daadaa tabi ni odi ni ipa lori iṣẹ ṣiṣe ti MH reactor labẹ awọn ipo gidi.Iwadi yii ṣe akiyesi itupalẹ ifamọ lati pinnu awọn aye ṣiṣe akọkọ ti o yẹ fun riakito MH ni apapo pẹlu SCHE, ati pe apakan yii ṣe iwadii awọn aye ṣiṣe akọkọ mẹrin ti o da lori iṣeto riakito ti o dara julọ ni ọran 6. Awọn abajade fun gbogbo awọn ipo iṣẹ ni a fihan ni aworan 8.
Iyara ti ifọkansi hydrogen labẹ ọpọlọpọ awọn ipo iṣẹ nigba lilo oluyipada ooru pẹlu okun ologbele-cylindrical kan.(a) titẹ ikojọpọ, (b) iwọn otutu ibusun ibẹrẹ, (c) nọmba Reynolds coolant, ati (d) otutu agbawọle tutu.
Da lori iwọn otutu ibẹrẹ igbagbogbo ti 573 K ati oṣuwọn sisan tutu pẹlu nọmba Reynolds kan ti 14,000, awọn titẹ ikojọpọ oriṣiriṣi mẹrin ni a yan: 1.2 MPa, 1.8 MPa, 2.4 MPa, ati 3.0 MPa.Lori ọpọtọ.8a fihan ipa ti titẹ ikojọpọ ati SCHE lori ifọkansi hydrogen lori akoko.Akoko gbigba dinku pẹlu jijẹ titẹ ikojọpọ.Lilo titẹ hydrogen ti a lo ti 1.2 MPa jẹ ọran ti o buru julọ fun ilana gbigba hydrogen, ati pe iye akoko gbigba kọja 26,000 s lati ṣaṣeyọri 90% gbigba hydrogen.Sibẹsibẹ, titẹ ikojọpọ ti o ga julọ yorisi idinku 32-42% ni akoko gbigba lati 1.8 si 3.0 MPa.Eyi jẹ nitori titẹ akọkọ ti o ga julọ ti hydrogen, eyiti o ni abajade ni iyatọ nla laarin titẹ iwọntunwọnsi ati titẹ ti a lo.Nitorinaa, eyi ṣẹda agbara awakọ nla fun awọn kainetics gbigba hydrogen.Ni akoko ibẹrẹ, gaasi hydrogen ti gba ni iyara nitori iyatọ nla laarin titẹ iwọntunwọnsi ati titẹ ti a lo57.Ni titẹ ikojọpọ ti 3.0 MPa, 18% hydrogen ni iyara ni akojo lakoko awọn aaya 10 akọkọ.Hydrogen ti wa ni ipamọ ni 90% ti awọn reactors ni ipele ikẹhin fun 15460 s.Sibẹsibẹ, ni titẹ ikojọpọ ti 1.2 si 1.8 MPa, akoko gbigba ti dinku ni pataki nipasẹ 32%.Awọn igara ti o ga julọ ni o kere si ipa lori imudarasi awọn akoko gbigba.Nitorina, a ṣe iṣeduro pe titẹ titẹ ti MH-SCHE reactor jẹ 1.8 MPa.Abala afikun ṣe afihan awọn oju-ọna ifọkansi hydrogen fun ọpọlọpọ awọn igara ikojọpọ ni 15500 s.
Yiyan iwọn otutu ibẹrẹ ti o yẹ ti MH reactor jẹ ọkan ninu awọn ifosiwewe akọkọ ti o kan ilana adsorption hydrogen, bi o ti ni ipa lori ipa awakọ ti iṣedasilẹ iṣelọpọ hydride.Lati ṣe iwadi ipa ti SCHE lori iwọn otutu ibẹrẹ ti MH reactor, awọn iwọn otutu mẹrin ti o yatọ ni a yan ni titẹ ikojọpọ igbagbogbo ti 1.8 MPa ati nọmba Reynolds ti 14,000 HTF.Lori ọpọtọ.Olusin 8b fihan afiwe ti awọn iwọn otutu ibẹrẹ, pẹlu 473K, 523K, 573K, ati 623K.Ni otitọ, nigbati iwọn otutu ba ga ju 230 ° C tabi 503K58, alloy Mg2Ni ni awọn abuda to munadoko fun ilana gbigba hydrogen.Sibẹsibẹ, ni akoko ibẹrẹ ti abẹrẹ hydrogen, iwọn otutu ga soke ni iyara.Nitoribẹẹ, iwọn otutu ti Layer MG yoo kọja 523 K. Nitorina, iṣelọpọ ti awọn hydrides jẹ irọrun nitori iwọn gbigba gbigba pọ sii53.Lati ọpọtọ.O le rii lati aworan 8b pe hydrogen ti gba ni iyara bi iwọn otutu akọkọ ti Layer MB dinku.Awọn titẹ iwọntunwọnsi isalẹ waye nigbati iwọn otutu akọkọ ba dinku.Iyatọ titẹ ti o tobi julọ laarin titẹ iwọntunwọnsi ati titẹ ti a lo, yiyara ilana gbigba hydrogen.Ni iwọn otutu ibẹrẹ ti 473 K, hydrogen ti wa ni gbigba ni kiakia si 27% lakoko awọn aaya 18 akọkọ.Ni afikun, akoko gbigba naa tun dinku lati 11% si 24% ni iwọn otutu ibẹrẹ kekere ti a fiwe si iwọn otutu akọkọ ti 623 K. Akoko gbigba ni iwọn otutu ibẹrẹ ti o kere julọ ti 473 K jẹ 15247 s, eyiti o jọra si ti o dara julọ. titẹ ikojọpọ ọran, sibẹsibẹ, idinku ninu iwọn otutu riakito iwọn otutu akọkọ nyorisi idinku ninu agbara ipamọ hydrogen.Iwọn otutu akọkọ ti riakito MN gbọdọ jẹ o kere ju 503 K53.Ni afikun, ni iwọn otutu ibẹrẹ ti 573 K53, agbara ipamọ hydrogen ti o pọju ti 3.6 wt% le ṣee ṣe.Ni awọn ofin ti agbara ipamọ hydrogen ati iye akoko gbigba, awọn iwọn otutu laarin 523 ati 573 K dinku akoko nipasẹ 6% nikan.Nitorinaa, iwọn otutu ti 573 K ni a dabaa bi iwọn otutu akọkọ ti riakito MH-SCHE.Sibẹsibẹ, ipa ti iwọn otutu akọkọ lori ilana gbigba jẹ kere si pataki ni akawe si titẹ ikojọpọ.Abala afikun n ṣe afihan awọn aaye ti ifọkansi hydrogen fun ọpọlọpọ awọn iwọn otutu ibẹrẹ ni 15500 s.
Iwọn sisan jẹ ọkan ninu awọn ipilẹ akọkọ ti hydrogenation ati dehydrogenation nitori pe o le ni ipa lori rudurudu ati yiyọ ooru tabi titẹ sii lakoko hydrogenation ati dehydrogenation59.Awọn oṣuwọn sisan ti o ga yoo ṣẹda awọn ipele rudurudu ati abajade ni ṣiṣan omi yiyara nipasẹ ọpọn HTF.Yi lenu yoo ja si ni yiyara ooru gbigbe.Awọn iyara titẹsi oriṣiriṣi fun HTF jẹ iṣiro da lori awọn nọmba Reynolds ti 10,000, 14,000, 18,000, ati 22,000.Iwọn otutu akọkọ ti Layer MG ti wa titi ni 573 K ati titẹ ikojọpọ ni 1.8 MPa.Awọn esi ni ọpọtọ.8c ṣe afihan pe lilo nọmba Reynolds ti o ga julọ ni apapo pẹlu awọn abajade SCHE ni oṣuwọn gbigba giga.Bi nọmba Reynolds ṣe pọ si lati 10,000 si 22,000, akoko gbigba dinku nipasẹ iwọn 28-50%.Akoko gbigba ni nọmba Reynolds ti 22,000 jẹ awọn aaya 12,505, eyiti o kere ju ni ọpọlọpọ awọn iwọn otutu ikojọpọ akọkọ ati awọn igara.Awọn ibi ifọkansi hydrogen fun ọpọlọpọ awọn nọmba Reynolds fun GTP ni 12500 s ni a gbekalẹ ni apakan afikun.
Ipa ti SCHE lori iwọn otutu akọkọ ti HTF ni a ṣe atupale ati han ni aworan 8d.Ni iwọn otutu MG akọkọ ti 573 K ati titẹ ikojọpọ hydrogen ti 1.8 MPa, awọn iwọn otutu akọkọ mẹrin ni a yan fun itupalẹ yii: 373 K, 473 K, 523 K, ati 573 K. 8d fihan pe idinku ninu iwọn otutu ti itutu agbaiye. ni agbawole nyorisi idinku ninu akoko gbigba.Ti a ṣe afiwe si ọran ipilẹ pẹlu iwọn otutu agbawọle ti 573 K, akoko gbigba ti dinku nipasẹ isunmọ 20%, 44% ati 56% fun awọn iwọn otutu agbawọle ti 523 K, 473 K ati 373 K, lẹsẹsẹ.Ni awọn 6917 s, iwọn otutu akọkọ ti GTF jẹ 373 K, ifọkansi hydrogen ninu riakito jẹ 90%.Eyi le ṣe alaye nipasẹ imudara gbigbe ooru convective laarin Layer MG ati HCS.Awọn iwọn otutu HTF ti o kere julọ yoo ṣe alekun ifasilẹ ooru ati abajade ni alekun hydrogen ti o pọ si.Lara gbogbo awọn paramita iṣẹ, imudarasi iṣẹ ti MH-SCHE reactor nipasẹ jijẹ iwọn otutu inlet HTF jẹ ọna ti o dara julọ, nitori akoko ipari ti ilana gbigba ko kere ju 7000 s, lakoko ti akoko gbigba kukuru ti awọn ọna miiran jẹ diẹ sii. ju 10000 s.Awọn oju-ọna ifọkansi ti hydrogen ni a gbekalẹ fun ọpọlọpọ awọn iwọn otutu ibẹrẹ ti GTP fun 7000 s.
Iwadi yii ṣafihan fun igba akọkọ olupaṣiparọ ooru okun ologbele-cylindrical tuntun ti a ṣepọ sinu ibi-itọju hydride irin kan.Agbara ti eto ti a dabaa lati fa hydrogen ni a ṣe iwadii pẹlu ọpọlọpọ awọn atunto ti oluparọ ooru.Ipa ti awọn paramita iṣẹ lori paṣipaarọ ooru laarin Layer hydride irin ati itutu ni a ṣe iwadii lati wa awọn ipo ti o dara julọ fun titoju awọn hydrides irin ni lilo oluyipada ooru titun kan.Awọn abajade akọkọ ti iwadii yii jẹ akopọ bi atẹle:
Pẹlu olupiparọ ooru ologbele-cylindrical kan, iṣẹ gbigbe ooru ti ni ilọsiwaju nitori pe o ni pinpin ooru ti iṣọkan diẹ sii ni riakito Layer magnẹsia, ti o mu abajade iwọn gbigba hydrogen to dara julọ.Ti pese pe iwọn didun tube paṣipaarọ ooru ati hydride irin ko yipada, akoko ifasilẹ gbigba ti dinku ni pataki nipasẹ 59% ni akawe si paarọ ooru coil coil mora.
Akoko ifiweranṣẹ: Jan-15-2023