MgH2反应器储氢反应速度特性

摘要

为了探究镁基固态储氢反应器储氢反应速度的影响因素,建立了反应器三维数学模型。通过与文献中实验数据的对比验证了所建立模型的有效性。采用数值方法研究了导热油入口温度、供氢压力和环形导热油的油层厚度对储氢反应速度的影响。模拟结果表明,镁基固态储氢反应器存在最佳反应温度,过高或者过低的导热油入口温度都会降低储氢反应速度。导热油入口温度从548 K上升至573 K时,储氢速率从3.38 g/min提高到8.75 g/min;导热油入口温度从573 K上升至648 K,储氢速率从8.75 g/min下降到3.91 g/min。供氢压力越大,反应速度越快,但床层温度会随之升高。当压力从0.5 MPa上升到3 MPa时,储氢时间缩短约81.8%,温升65 K。在不改变储氢材料质量的情况下,反应床外壁添加环形导热油层可显著提高储氢反应速度。当环形导热油的油层厚度从0 mm增加到18 mm时,储氢时间从550 s下降到380 s,储氢时间缩短约30.9%。增加环形导热油层的厚度能显著缩短储氢时间,但会降低体积储氢密度。油层厚度从9 mm增加为18 mm时,储氢时间仅缩短5 s,而体积储氢密度从59.68 g/L降低到41.16 g/L。