基于金属氢化物高温蓄热的氢热耦合传递机理

目前大多数可再生能源如太阳能具有间歇性和不稳定性的问题,因此高效蓄热技术成为了发展太阳能的一个关键途径。金属氢化物高温蓄热技术作为热化学蓄热中最有前途的方法之一,受到了人们的广泛关注。为了实现金属氢化物高温蓄热技术的工程应用,明确其氢热耦合传递机理至关重要。本研究采用数值模拟的方法,通过建立反应器的多物理场耦合模型,讨论了不同时刻下床层内部参数的分布,得到了反应锋面的形成和移动机理以及非均匀反应的形成机理;此外,结合反应器内部氢压、接触热阻和床层热阻的变化规律,明确了不同阶段下金属氢化物高温蓄热技术的控制环节;最后,依据金属氢化物高温蓄热技术的工程应用挑战,提出了相应的研究策略。     

泡沫金属复合PCM微结构传热储热过程模拟

以石蜡作为相变材料（PCM）,采用六面通圆孔三维结构模型,对泡沫金属复合PCM内相变熔化过程进行了数值模拟。研究了不同材料（Cu、Al、Ni、Fe）泡沫金属孔密度和孔隙率对复合PCM传热和储热性能的影响。结果表明,泡沫金属复合PCM传热过程受热传导和自然对流作用综合影响;随孔密度增加,复合PCM完全熔化时间缩短幅度逐渐减小,且泡沫金属热导率越高,孔密度对传热速率影响越大;泡沫金属复合PCM内存在非热平衡现象,孔密度和孔隙率增加均可减小最大平均温差,但对最终平衡时间的影响却截然不同;此外,泡沫金属复合PCM单位质量储热密度随孔隙率增大而增大,相比泡沫Cu、Ni、Fe复合PCM,泡沫Al复合PCM的单位质量储热密度较大,增加速率也较大。     

浅谈金属氢化物储氢及常用的金属储氢材料

综述了具有安全性能高、储氢密度大和便于运输优点的金属氢化物储氢技术及其常用材料,主要包括综述镧系、钛系、镁系和锂系等不同金属储氢材料国内外应用现状;介绍了金属氢化物材料的储氢原理、容量和动力学行为,表明通过加入适当的催化剂以及通过引入具有改善的表面性质的缺陷的球磨,可以提高材料动力学性质和循环寿命。提出通过改善金属氢化物的热行为和循环行为,研发具有竞争性的高容量储氢材料。     

金属氢化物贮氢材料及实验方法

对金属氢化物贮氢材料及其贮氢性能进行了综合评述;探讨了其发展趋势;简要介绍了新材料的制备、性能测试等实验方法。     

膜反应器中丙烷脱氢和氢燃烧耦合过程的模拟

丙烷脱氢是一个可逆强吸热反应,这制约了现有丙烷脱氢工艺过程的效率.本工作提出采用膜反应器耦合丙烷脱氢和氢燃烧过程,一方面产物氢气的移除可使丙烷脱氢反应正向移动,另一方面氢气燃烧放出大量的热可用于驱动丙烷脱氢反应.为此建立了二维非等温膜反应器数学模型,对膜反应器中丙烷脱氢和氢燃烧耦合过程进行了模拟,比较了膜反应器与普通固...     

AB5型金属氢化物研究概述

本文简要介绍了金属氢化物的储氢原理,分析了不同金属氢化物的优缺点,并着重介绍了改善AB5型金属氢化物储氢性能的方法。     

相变储热材料三水醋酸钠循环热稳定性实验与数值模拟研究

三水醋酸钠(CH3 COONa·3H2 O)是一种常见的相变材料.选择Na2 HPO4·12H2 O作为成核剂,羧甲基纤维素钠(CMC)作为增稠剂,利用步冷曲线法和差示扫描量热法研究CH3COONa·3H2O相变材料的循环融冻热稳定性;利用FLUENT软件,对CH3 COONa·3H2 O在试管中熔化凝固过程进行数值模拟.结果表明,CH3 COONa·3H2 O相变过程的数值模拟结果与不同实验条件下相变材料熔化凝固过程所需时间能够较好地匹配,说明基于FLUENT软件的相变材料数值模拟方法可以为实际实验提供参考;含有添加剂的CH3 COONa·3H2 O相变材料在循环融冻100次过程中,相变温度稳定在55℃左右,过冷度在1～4℃之间变化,且增稠剂与成核剂有较好的循环融冻热稳定性,利用T-history法估算相变材料的相变潜热值减少15.1％左右.     

金属氢化物对混合推进剂性能的影响

介绍了金属氢化物(MH)对混合推进剂性能的影响,MH对混合推进剂性能具有一定的改善作用,尤其是某些MH能够显著提高混合推进剂比冲。指出MH混合推进剂技术将是推进剂的一个重要研究和发展方向,强调使用MH有益于推进剂性能的提升,但MH分解释放的金属(M)和H2聚集在大气层中,导致大气层污染,应引起有关研究机构的重视。     

金属有机化学气相沉积反应器技术及进展

简要介绍了金属有机化学气相沉积反应器技术的发展，描述了几种典型反应器的结构和过程特点，讨论了反应器的设计，优化及发展趋势。     

新型肋片管式相变蓄热结构的数值模拟

在相变材料的物性、传热边界条件给定的条件下,利用FLUENT软件对一种新型肋片管式相变蓄热体进行了融化过程模拟分析.模拟结果显示:翅片高度一定时,相变材料的温升和液相分数的增长随时间延伸先快后慢,大部分相变材料的融化集中在一个特定的温度段内;融化时间一定时,两者又随肋片高度的增长而减小.     

泡沫金属铜/石蜡相变蓄热过程的数值模拟

在装有纯石蜡的相变蓄热箱中加入泡沫金属铜，利用Fluent软件，模拟研究石蜡相变蓄热箱在加入泡沫金属铜后，箱内石蜡温度分布的均匀性、稳定性及相变蓄热的变化规律。模拟结果显示，泡沫金属铜的加入，大大提高了石蜡的蓄热性能，缩短了石蜡相变的时间；且加入泡沫铜后，石蜡内部温差明显减小，温度分布更加均匀，并且有效缓解了自然对流造成的顶部过热和底部不熔化现象。数值模拟结果与实验测试数据平均误差15.7%，与实测值吻合较好。     

新型相变蓄热材料的热物性测试

为了寻找新型相变蓄热材料,对不同配比下NaCl/KCl/MgCl2三元体系的熔点进行了测量,提出了一种新型三元相变蓄热材料质量分数之比为20%NaCl/20%KCl/60%MgCl2;搭建了准稳态法测试试验台,并利用试验台对新型三元相变蓄热材料的主要热物性参数,包括比热、导热系数和熔解热进行了测试。测定温度范围61.21—573.65℃;利用多项式函数对导热系数和比热试验数据进行了拟合,拟合平均相对偏差小于1.5%。试验结果表明,新型相变蓄热材料潜热大、蓄热密度高、且具有较高的导热系数,具有广阔的工程应用前景。     

Comparative study on electrochemical techniques for determination of hydrogen diffusion coefficients in metal hydride electrodes

The constant potential discharge technique, constant current discharge technique and electrochemical impedance spectroscopy were employed to determine the hydrogen diffusion coefficient in a metal hydride electrode of MlNi_3.65Co_0.75Mn_0.4Al_0.2 alloy with various depth of discharge (DOD) at room temperature and with a specific DOD at various temperatures. The results were compared and the advantages and disadvantages of these techniques were also discussed.     

Electrochemical and crystallographic characterization of Co-free hydrogen storage alloys for use in nickel–metal hydride batteries

Electrochemical and crystallographic characterization of Co-free hydrogen storage alloys containing Si and/or Fe was carried out. In the charge–discharge cycle test, the maximum discharge capacity of a Co-free MmNi_4.3Mn_0.4Al_0.3 (Mm=misch metal) alloy electrode was decreased by the partial substitution of Si and/or Fe for Ni, but the cycle performance was improved. The MmNi_3.6Mn_0.4Al_0.3Si_0.1Fe_0.6 electrode showed the most excellent cycle durability in this study. It was found by SEM, EPMA and XRD that Fe and Si contained in these alloys more or less suppressed the dissolution of Al and the lattice expansion with hydrogen absorption, leading to the long cycle life. This effect was strengthened by the simultaneous partial substitution of Si and Fe for Ni in the Co-free alloy.     

金属有机骨架基复合相变储热材料研究进展

固-液相变材料的品种多且潜热大,是潜热储热技术的重要工作介质。因其存在的液相泄漏问题,现阶段常将此类相变材料与多孔载体复合以提升相变材料的应用性能及使用寿命。金属有机骨架（MOFs）是一种新型多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率以及孔径和表面性质可调控等优势,将其用作相变材料的载体具有潜在的发展前景。本文对MOF基复合相变材料的研究进行了全面综述,详细介绍了以MOFs为载体、以MOFs衍生多孔碳为载体和以MOFs原位生长于高导热基体所得复合材料为载体而制得的多种复合相变材料。MOFs的微孔结构所产生的强毛细管力对固-液相变材料有很强的固定作用;制备较大孔径的MOFs或者对MOFs进行修饰以调节MOF与相变材料间的相互作用,都有利于提高相变材料的负载率,从而提升复合相变材料的潜热;对MOFs进行高温碳化处理得到MOFs衍生多孔碳能有效解决MOFs孔径过小的问题,并能通过对其进行氮掺杂或磷掺杂来增强载体与相变材料间的氢键作用,从而获得具有高负载率和相变潜热的复合相变材料;为了增强MOF基复合相变材料的导热性能,先将MOFs原位合成在高导热基体上以利用高导热基体提供连续的传热网络,可以有效提升复合相变材料的导热系数。将原位生长在高导热基体上的MOFs进行高温碳化处理可以得到MOFs衍生多孔碳与高导热基体的复合材料,将其作为载体可以进一步增强复合相变材料的导热性能。文中最后指出,今后对于MOF基复合相变储热材料所用MOFs和相变材料的种类、MOFs与相变材料间相互作用对储热性能的影响、MOFs与相变材料复合后的稳定性等方面还需进一步探索,将MOFs的催化、检测等功能与相变材料的储热控温功能相结合制备多功能材料也是未来的发展方向之一。     

硫酸铝铵相变蓄热材料实验研究

通过对硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2.12H2O]的实验研究,寻找减小其过冷度,改善其储热性能的方法。按照溶液配制法,在熔融的硫酸铝铵中依次加入适量的有效添加剂及去离子水,记录蓄热体系放热时的温度变化,反复调节添加剂的质量比,达到最佳配置。结果表明,硫酸铝铵中添加质量分数为1.8%的氟化钙、0.4%的碳、6%的去离子水能够较好地抑制过冷,保证放热速率。重复性实验验证,该材料是低温范围内具有较高相变温度、相变潜热大、放热性能稳定、重复性良好的蓄热材料,可以应用于电蓄热、回收城市废热等领域。     

Novel phase change materials based on fatty acid eutectics and triallyl isocyanurate composites for thermal energy storage

In this study, a series of dimension‐stabilized fatty acid eutectics and triallyl isocyanurate (TAIC) composite phase change materials were prepared via in situ reaction by blending the fatty acids and TAIC, in which the fatty acids were introduced as a phase change material (PCM), and TAIC performed as a supporting material by self‐crosslinking. Fourier transform infrared spectroscopy, X‐ray diffraction, differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis were applied to investigate the chemical structure, crystalline properties, phase transition behavior, microstructure, and thermal stability of the composites. The results indicated that the composite possessed excellent thermal reliability and heat storage durability even after 300 heating–cooling cycles. Moreover, the composites had applicable phase transition temperatures in the range of 26–40 °C and satisfying latent heat storage capacities of higher than 110 J/g. The SEM images showed that the particle size of the nanoparticles of the composites was about 200 nm after treatment. The dimensional measurement of the composites proved a high service temperature of 100 °C, indicating that the composites were promising for thermal energy storage materials. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 44866.     

Low-temperature thermal energy storage with polymer-derived ceramic aerogels

Thermal energy storage (TES) with phase change materials (PCMs) presents some advantages when shape-stabilization is performed with ceramic aerogels. These low-density and ultra-porous materials guarantee high energy density and can be easily regenerated through simple pyrolysis while accounting for moderate mechanical properties. However, the small pore size that typically characterizes these sorbents can hinder the crystallization of PCMs, slightly reducing the energy density of the stabilized compound. In this work, we present the use of polymer-derived mesoporous SiC and SiOC aerogels for the stabilization of polyethylene glycol and a fatty alcohol (PureTemp 23), having a melting temperature of 17 and 23°C, respectively. Their TES performances point out maximum thermal efficiency values of around 80%. These performances are discussed accounting for the results of thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, and leaking tests.