COMSOL在金属氢化物贮氢罐传热传质模拟中的应用

李谦 [1], 林羲 [1], 朱琦 [2],
[1] 上海大学材料基因组工程研究院,上海,中国
[2] 上海大学机电工程与自动化学院,上海,中国
发布日期 2018

氢能燃烧值高且无污染,被认为是人类社会摆脱对化石能源依赖的理想能源。目前氢能应用的主要瓶颈是氢存储。而氢存储的主要方式中,金属氢化物因其安全性高,循环性能好的优点,得到广泛的研究。但由于金属氢化物吸放氢反应的热效应、粉末床的传热和传质特性较差等问题,贮氢罐的吸放氢速率下降,成为限制应用的主要因素。最近十几年,贮氢罐吸放氢过程的数值模拟及相关模型得到广泛的研究。通过数值模拟方法可以优化设计贮氢罐,以期满足实际应用中的需求,同时节约设计成本。本文面对贮氢罐的实际指标(吸氢速率1.5 L min-1),采用COMSOL软件中的多孔介质传热、地下流动以及数学模块,构建吸氢过程中的传热、传质及反应动力学方程,并进行耦合求解。贮氢罐中填充的合金为ZrCo合金,通过与实验数据的对比,验证计算模型的准确性和可靠性。通过参数化扫描的手段,得到贮氢罐不同直径d (4