鎂-氫化鎂系統(tǒng)蓄放熱過程綜合分析.pdf

1、隨著化石燃料儲量的日益減少和溫室氣體效應的日趨嚴重,未來的能源結構勢必將主要由太陽能、風能、海洋能和地熱能等可再生能源構成。然而可再生能源普遍具有供應不連續(xù),能量密度偏低等局限。因此為了解決能源供需之間不匹配的矛盾,并且提高可再生能源的利用效率,必須大力發(fā)展先進的能源儲存技術。
　　本文所針對的鎂/氫化鎂熱化學蓄熱系統(tǒng)是一種極具發(fā)展前景的蓄熱系統(tǒng)。氫化鎂中氫元素含量達到7.6wt％,是所有雙原子金屬氫化物中最高的,其相應的蓄熱密度

2、達到了2814KJ/Kg MgH2。此外,鎂含量豐富,價格低廉,毒性低,因此得到了較為廣泛的研究。
　　本文以鎂/氫化鎂系統(tǒng)為研究對象,針對其蓄放熱過程建立二維數(shù)學模型,研究其非穩(wěn)態(tài)傳熱傳質過程,主要討論了反應釜壁溫,氫氣壓力以及金屬泡沫的添加對反應速率的影響;同時搭建了鎂/氫化鎂系統(tǒng)放熱反應實驗臺,研究了反應釜壁溫,氫氣壓力和鎂粉粒度對反應速率的影響;最后利用同步熱分析儀對氫化鎂的分解過程進行了研究。主要的研究結論總結如下:

3、r>　　(1)金屬泡沫的添加可以顯著的增加反應床有效導熱系數(shù),且孔隙率越小,有效導熱系數(shù)越大。反應床的熱傳遞能力是影響反應性能的關鍵因素,添加孔隙率為0.92的金屬泡沫之后,反應床熱傳遞能力大為提升,反應時間縮短40%,放熱功率提升60%。
　　(2)添加金屬泡沫使系統(tǒng)的放熱總量減少,且針對不同溫度的冷卻流體,要合理選擇金屬泡沫的孔隙率,才能使系統(tǒng)放熱功率達到最大。
　　(3)對于放熱過程,存在最佳的壁面溫度,使得放熱速率達

4、到最快。過高或者過低的壁面溫度都將使得反應床的溫度偏離理論上的最佳值,從而降低反應速率。放熱過程中,反應床的當量導熱系數(shù)并非越大越好。對反應床換熱能力的改善要結合具體的邊界溫度來進行,最終目的是要確保反應床的溫度盡可能接近最佳值。
　　(4)氫化鎂分解過程中,反應床的熱量傳遞能力決定了系統(tǒng)的反應速率,距離外壁越近則反應越迅速。整個分解反應由外壁向中心推進。在一定程度內提升壁溫和有效導熱系數(shù)都將加快反應速率,但超過一定限度后,反應速