多孔材料儲氫的有限元模擬與優(yōu)化.pdf

1、氫氣作為一種能源載體,是未來發(fā)展的主要清潔能源之一。氫能的利用關(guān)鍵在于氫氣的存儲,目前氫氣儲存的方法主要有:吸附儲存、氫氣液化儲存、氫氣壓縮儲存以及金屬氫化物儲氫,其中多孔材料吸附儲氫是一種很有發(fā)展前景的儲氫方法。
　　首先,本文在質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒的基礎(chǔ)上建立多孔材料吸附儲氫的有限元模型,并采用修正的Dubinin-Astakhov(D-A)吸附方程和由D-A吸附方程推導(dǎo)出的變吸附熱方程表述多孔材料吸附儲氫的吸附特性。

2、
　　本文將運用有限元分析軟件COMSOL Multiphysics實現(xiàn)多孔材料吸附儲氫動態(tài)過程的建模與仿真。其次,模擬了在室溫水和液氮冷卻情況下活性炭儲氫罐的充氣、休眠、放氣和平衡過程。研究室溫水和液氮冷卻情況下活性炭吸附儲氫充放氣過程中的溫度、壓力、氣體流動速度和絕對吸附量的分布,并與加拿大三河城魁北克大學(xué)氫能研究所提供的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗證模型的正確性,同時分析活性炭吸附儲氫特性。
　　結(jié)果表明,低溫條件下活性炭的吸附

3、儲氫量明顯高于常溫條件下的儲氫量,低溫有利于提高儲氫量,同時也可以得出,吸附儲氫過程產(chǎn)生的熱效應(yīng)對活性炭吸附儲氫影響很大。然后,模擬了MOF-5儲氫罐常溫和低溫條件下吸附儲氫的充氣、休眠、放氣和平衡過程,預(yù)測了MOF-5常溫和低溫吸附儲氫充放氣過程中的溫度、壓力和絕對吸附量的分布,并將模擬結(jié)果與活性炭吸附儲氫的模擬結(jié)果進(jìn)行比較分析。
　　結(jié)果表明,壓縮MOF-5吸附儲氫性能優(yōu)于粉末MOF-5,兩種MOF-5材料的吸附儲氫性能都優(yōu)于