Misaotra anao nitsidika ny Nature.com.Mampiasa kinova mpitety tranonkala manana fanohanana CSS voafetra ianao.Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer).Ho fanampin'izany, mba hiantohana ny fanohanana mitohy, dia asehoy ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript.
Mampiseho carousel misy sary telo indray mandeha.Ampiasao ny bokotra teo aloha sy manaraka mba hivezivezena amin'ny slides telo amin'ny fotoana iray, na ampiasao ny bokotra slider amin'ny farany mba hivezivezena amin'ny slides telo isaky ny mandeha.
Ny hydride metaly (MH) dia ekena ho iray amin'ireo vondrona akora mety indrindra amin'ny fitehirizana hidrozenina noho ny fahafaha-mitahiry hydrogène lehibe, ny tsindry miasa ambany ary ny fiarovana avo.Na izany aza, ny kinetika fandraisan'izy ireo hidrôzenina miadana dia mampihena be ny fahombiazan'ny fitahirizana.Ny fanesorana hafanana haingana kokoa amin'ny fitehirizana MH dia mety manana anjara toerana lehibe amin'ny fampitomboana ny tahan'ny fidiran'ny hidrôzenina, ka miteraka fanatsarana ny fitahirizana.Amin'io lafiny io, ity fianarana ity dia natao hanatsarana ny toetran'ny famindrana hafanana mba hisy fiantraikany tsara amin'ny tahan'ny fidiran'ny hidrôzenina amin'ny rafitra fitahirizana MH.Ny coil semi-cylindrical vaovao dia novolavolaina voalohany ary natao ho an'ny fitehirizana hydrogène ary nampidirina ho mpanakalo rivotra-as-heat (HTF) anatiny.Mifototra amin'ny habe samihafa, ny fiantraikan'ny fanamafisam-panafana hafanana vaovao dia nodinihina ary ampitahaina amin'ny géométrie coil helical mahazatra.Fanampin'izany, ny mari-pamantarana fiasan'ny fitahirizana MG sy GTP dia nodinihina tamin'ny isa mba hahazoana ny sanda tsara indrindra.Ho an'ny simulation numeric, ANSYS Fluent 2020 R2 no ampiasaina.Ny valin'ity fanadihadiana ity dia mampiseho fa ny fahombiazan'ny tanky fitehirizana MH dia azo hatsaraina be amin'ny fampiasana ny semi-cylindrical coil heat exchanger (SCHE).Raha ampitahaina amin'ny mpanakalo hafanana miolikolika mahazatra, dia mihena 59% ny faharetan'ny fidiran'ny hidrôzenina.Ny elanelana kely indrindra eo amin'ny coils SCHE dia nahatonga ny fihenan'ny 61% amin'ny fotoana hisakanana.Raha ny momba ny masontsivana miasa amin'ny fitahirizana MG amin'ny fampiasana SHE, ny masontsivana voafantina rehetra dia mitondra fanatsarana lehibe eo amin'ny fizotran'ny hidrôzenina, indrindra ny mari-pana amin'ny fidirana mankany amin'ny HTS.
Misy ny fiovana maneran-tany avy amin'ny angovo mifototra amin'ny angovo azo havaozina.Satria maro karazana angovo azo havaozina no manome hery amin'ny fomba mavitrika, ilaina ny fitahirizana angovo mba handanjalanjana ny entana.Ny fitehirizana angovo mifototra amin'ny hidrôzenina dia nahasarika ny sain'ny maro ho amin'izany tanjona izany, indrindra fa ny hydrogène dia azo ampiasaina ho solika sy angovo hafa "maitso" noho ny fananany sy ny fahafahany.Fanampin'izany, ny hydrogène koa dia manome votoaty angovo ambony kokoa isaky ny faobe iray raha oharina amin'ny solika fôsily2.Misy karazany efatra ny fitehirizana angovo hidrôzenina: fitehirizana entona voaporitra, fitehirizana ambanin'ny tany, fitahirizana ranon-javatra ary fitehirizana mafy.Ny hydrogène compressed no karazana lehibe ampiasaina amin'ny fiara misy solika toy ny fiara fitateram-bahoaka sy forklift.Na izany aza, ity fitehirizana ity dia manome hidrôzenina be dia be (eo ho eo amin'ny 0,089 kg/m3) ary manana olana ara-piarovana mifandray amin'ny fanerena miasa mafy3.Miorina amin'ny fizotry ny fiovam-po amin'ny mari-pana sy fanerena ambany, ny fitehirizana ranon-javatra dia hitahiry hidrozenina amin'ny endrika ranon-javatra.Rehefa liquefié anefa dia 40% eo ho eo ny angovo very.Ankoatr'izay, ity teknolojia ity dia fantatra fa manana angovo sy miasa bebe kokoa raha oharina amin'ny teknolojia fitehirizana fanjakana4.Ny fitehirizana mafy dia safidy azo ampiasaina ho an'ny toekarena hydrogène, izay mitahiry hydrogène amin'ny alàlan'ny fampidirana hydrogène amin'ny akora matanjaka amin'ny alàlan'ny fisondrotana sy ny famoahana ny hidrôzenina amin'ny alàlan'ny desorption.Ny hydride metaly (MH), teknolojia fitehirizana akora matanjaka, dia mahaliana vao haingana amin'ny fampiharana sela solika noho ny fahaiza-manaony avo lenta, ny tsindry miasa ambany, ary ny vidiny ambany raha oharina amin'ny fitehirizana rano, ary mety amin'ny fampiharana tsy mihetsika sy finday6,7 In Fanampin'izany, ny fitaovana MH dia manome fananana fiarovana toy ny fitehirizana mahomby amin'ny capacité lehibe8.Na izany aza, misy ny olana izay mametra ny famokarana ny MG: ny ambany conductivity mafana ny MG reactor mitarika miadana hisakana ny fiasan'ireny sy ny desorption ny hidrôzenina.
Ny famindrana hafanana mety mandritra ny fanehoan-kevitra exothermic sy endothermic no fanalahidin'ny fanatsarana ny fahombiazan'ny MH reactors.Ho an'ny fizotry ny famenoana hidrôzenina dia tsy maintsy esorina ao amin'ny reactor ny hafanana vokarina mba hifehezana ny fikorianan'ny hidrôzenina amin'ny tahan'ny tiana miaraka amin'ny fahafaha-mitahiry ambony indrindra.Fa kosa, ilaina ny hafanana mba hampitombo ny tahan'ny fivoaran'ny hidrôzenina mandritra ny fivoahana.Mba hanatsarana ny fahombiazan'ny hafanana sy ny famindrana faobe, mpikaroka maro no nandinika ny famolavolana sy ny fanatsarana mifototra amin'ny anton-javatra maro toy ny masontsivana miasa, ny rafitra MG, ary ny fanatsarana ny MG11.Ny fanatsarana MG dia azo atao amin'ny alàlan'ny fampidirana fitaovana fampitaovana mafana mafana toy ny metaly foam amin'ny sosona MG 12,13.Noho izany, ny conductivity mafana mahomby dia azo ampitomboina amin'ny 0.1 ho 2 W / mK10.Na izany aza, ny fanampiana fitaovana matanjaka dia mampihena be ny herin'ny MN reactor.Raha ny momba ny masontsivana miasa, ny fanatsarana dia azo atao amin'ny alàlan'ny fanatsarana ny fepetra fiasana voalohany amin'ny sosona MG sy ny coolant (HTF).Ny firafitry ny MG dia azo optimized noho ny geometry ny reactor sy ny famolavolana ny hafanana exchanger.Momba ny fanamafisana ny MH reactor heat exchanger, ny fomba dia azo zaraina ho karazany roa.Ireo dia mpanakalo hafanana anatiny natsangana ao anaty sosona MO sy mpanakalo hafanana ivelany mandrakotra ny sosona MO toy ny vombony, palitao mangatsiaka ary fandroana rano.Mikasika ny mpanakalo hafanana ivelany, Kaplan16 dia nandinika ny fiasan'ny MH reactor, mampiasa rano mangatsiaka ho toy ny palitao mba hampihenana ny mari-pana ao anatin'ny reactor.Ny valiny dia nampitahaina tamin'ny reactor fin 22 boribory sy reactor iray hafa nangatsiaka tamin'ny convection voajanahary.Milaza izy ireo fa ny fisian'ny palitao mangatsiaka dia mampihena be ny hafanan'ny MH, ka mampitombo ny tahan'ny absorption.Ny fandinihana nomerika momba ny reactor MH mitafy rano nataon'i Patil sy Gopal17 dia naneho fa ny fanerena famatsiana hydrogen sy ny mari-pana HTF dia masontsivana manan-danja misy fiantraikany amin'ny tahan'ny fidiran'ny hidrôzenina sy ny desorption.
Ny fampitomboana ny faritra famindrana hafanana amin'ny alàlan'ny fampidirana vombony sy mpanakalo hafanana natsangana ao amin'ny MH no fanalahidin'ny fanatsarana ny fampandehanana ny hafanana sy ny faobe ary noho izany ny fitahirizana ny MH18.Maromaro ny fanamafisam-panafana hafanana anatiny (tavoahangy mahitsy sy coil miolakolaka) no natao mba hampihodinana ny coolant ao amin'ny reactor MH19,20,21,22,23,24,25,26.Amin'ny fampiasana mpanakalo hafanana anatiny, ny rano mangatsiaka na fanafanana dia hamindra hafanana eo an-toerana ao anatin'ny reactor MH mandritra ny dingan'ny adsorption hydrogène.Raju sy Kumar [27] dia nampiasa fantsona mahitsy maromaro ho mpanakalo hafanana mba hanatsarana ny fahombiazan'ny MG.Nasehon'ny valin'izy ireo fa nihena ny fotoana nitroka rehefa nampiasaina ho mpanakalo hafanana ny fantsona mahitsy.Fanampin'izany, ny fampiasana fantsona mahitsy dia manafohy ny fotoana desorption hydrogen28.Ny tahan'ny fikorianan'ny coolant avo kokoa dia mampitombo ny tahan'ny famenoana sy ny famoahana hidrôzenina29.Na izany aza, ny fampitomboana ny isan'ny fantsona mangatsiaka dia misy fiantraikany tsara amin'ny fahombiazan'ny MH fa tsy ny tahan'ny fikorianan'ny coolant30,31.Raju et al.32 dia nampiasa ny LaMi4.7Al0.3 ho fitaovana MH hianarana ny fahombiazan'ny mpanakalo hafanana marobe amin'ny reactors.Notaterin'izy ireo fa nisy fiantraikany lehibe teo amin'ny fizotran'ny fisondrotana ny mari-pamantarana fiasana, indrindra ny fanerena fahana ary avy eo ny tahan'ny fikorianan'ny HTF.Na izany aza, ny hafanan'ny absorption dia nanjary tsy dia nitsikera loatra.
Ny fampandehanana ny reactor MH dia mihatsara kokoa amin'ny alàlan'ny fampiasana mpanelanelana hafanana miolikolika noho ny fampitana hafanana tsara kokoa raha oharina amin'ny fantsona mahitsy.Izany dia satria ny tsingerina faharoa dia afaka manala ny hafanana amin'ny reactor25.Ankoatra izany, ny fantsona spiral dia manome faritra lehibe ho an'ny famindrana hafanana avy amin'ny sosona MH mankany amin'ny coolant.Rehefa ampidirina ao anatin'ny reactor io fomba io, dia mitovy kokoa ny fizarana ny fantsona fifanakalozana hafanana33.Wang et al.34 dia nandinika ny fiantraikan'ny faharetan'ny hidrôzenina amin'ny fampidirana coil helika amin'ny reactor MH.Ny vokatr'izy ireo dia mampiseho fa rehefa mitombo ny coefficient famindrana hafanana amin'ny coolant, dia mihena ny fotoana fandraisana.Wu et al.25 dia nanadihady ny zava-bitan'ny Mg2Ni mifototra amin'ny MH reactors sy coil coil heat exchangers.Nasehon'ny fandinihan'izy ireo isa ny fihenan'ny fotoana fanehoan-kevitra.Ny fanatsarana ny rafitra famindrana hafanana ao amin'ny MN reactor dia mifototra amin'ny tahan'ny visy kely kokoa amin'ny visy pitch sy ny visy tsy misy refy.Ny fandalinana andrana nataon'i Mellouli et al.21 tamin'ny fampiasana coil mihodinkodina ho toy ny mpanakalo hafanana anatiny dia nampiseho fa ny mari-pana fanombohana HTF dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fanatsarana ny fidiran'ny hidrôzenina sy ny fotoana desorption.Ny fampifangaroana ireo mpanakalo hafanana anatiny samihafa dia natao tamin'ny fanadihadiana maromaro.Eisapur et al.35 dia nandalina ny fitehirizana hidrôzenina tamin'ny fampiasana fitaovam-panakalozana hafanana miolikolika miaraka amin'ny fantsona miverina afovoany mba hanatsarana ny fizotran'ny fidiran'ny hidrôzenina.Ny valin'izy ireo dia naneho fa ny fantsona miolikolika sy ny fantsona miverina afovoany dia manatsara ny famindrana hafanana eo amin'ny coolant sy ny MG.Ny haavony kely kokoa sy ny savaivony lehibe kokoa amin'ny fantsona spiral dia mampitombo ny tahan'ny hafanana sy ny famindrana faobe.Ardahaie et al.36 dia nampiasa fantsona miolikolika fisaka ho mpanakalo hafanana hanatsarana ny famindrana hafanana ao anatin'ny reactor.Notaterin'izy ireo fa nihena ny faharetan'ny fisondrotana tamin'ny fampitomboana ny isan'ny fiaramanidina fantsona miolikolika.Ny fampifangaroana ireo mpanakalo hafanana anatiny samihafa dia natao tamin'ny fanadihadiana maromaro.Dhau et al.Ny 37 dia nanatsara ny fahombiazan'ny MH tamin'ny fampiasana fitaovam-pamokarana hafanana sy vombony.Ny vokatr'izy ireo dia mampiseho fa io fomba io dia mampihena ny fotoana famenoana hydrogène amin'ny isa 2 raha oharina amin'ny tranga tsy misy vombony.Ny vombony annular dia mitambatra amin'ny fantsona mangatsiaka ary apetraka ao amin'ny reactor MN.Ny valin'ity fanadihadiana ity dia mampiseho fa ity fomba mitambatra ity dia manome hafanana mafana kokoa raha oharina amin'ny reactor MH tsy misy vombony.Na izany aza, ny fampifangaroana ireo mpanakalo hafanana samihafa dia hisy fiantraikany ratsy amin'ny lanjany sy ny habetsaky ny MH reactor.Wu et al.18 dia nampitaha ny fanamafisana hafanana hafanana.Anisan'izany ny fantsona mahitsy, vombony ary miolakolaka.Ny mpanoratra dia mitatitra fa ny spiral coils dia manome fanatsarana tsara indrindra amin'ny famindrana hafanana sy faobe.Ankoatra izany, raha ampitahaina amin'ny fantsona mahitsy, fantsona mihodinkodina, ary fantsona mahitsy mitambatra amin'ny fantsona mihodinkodina, dia misy fiantraikany tsara kokoa amin'ny fanatsarana ny famindrana hafanana ny coils roa.Fandalinana nataon'i Sekhar et al.40 dia naneho fa ny fanatsarana mitovy amin'ny fitrandrahana hydrogen dia tratra tamin'ny fampiasana coil spiral ho toy ny mpanakalo hafanana anatiny sy palitao mangatsiaka ivelany misy vombony.
Amin'ireo ohatra voalaza etsy ambony ireo, ny fampiasana coils miolakolaka ho mpanakalo hafanana anatiny dia manome fanatsarana ny hafanana sy ny famindrana faobe kokoa noho ny mpanakalo hafanana hafa, indrindra fa ny fantsona mahitsy sy ny vombony.Noho izany, ny tanjon'ity fanadihadiana ity dia ny hampivelatra bebe kokoa ny spiral coil hanatsarana ny fahombiazan'ny famindrana hafanana.Sambany, misy coil semi-cylindrical vaovao novolavolaina mifototra amin'ny coil helical fitehirizana MH mahazatra.Ity fandalinana ity dia antenaina hanatsara ny fampandehanana fitehirizana hidrôzenina amin'ny alàlan'ny fandinihana ny endrika mpanakalo hafanana vaovao miaraka amin'ny fisehon'ny faritra famindrana hafanana tsara kokoa omen'ny habetsaky ny fandriana MH sy ny fantsona HTF.Ny fahombiazan'ny fitahirizana an'ity mpanakalo hafanana vaovao ity dia nampitahaina tamin'ireo mpanakalo hafanana miolikolika mahazatra mifototra amin'ny toerana misy coil samihafa.Araka ny literatiora efa misy, ny fepetra fiasana sy ny elanelan'ny coils no tena zava-dehibe amin'ny fanatanterahana ny MH reactors.Mba hanamafisana ny famolavolan'ity mpanakalo hafanana vaovao ity, dia nodinihina ny fiantraikan'ny elanelan'ny coil amin'ny fotoana fidiran'ny hidrôzenina sy ny habetsahan'ny MH.Ho fanampin'izay, mba hahatakarana ny fifandraisana misy eo amin'ny coils hemi-cylindrical vaovao sy ny toe-javatra miasa, tanjona faharoa amin'ity fandalinana ity dia ny fandalinana ny toetran'ny reactor araka ny laharan'ny mari-pamantarana samihafa ary hamaritana ny sanda mety amin'ny fiasana tsirairay. fomba.parameter.
Ny zava-bitan'ny fitaovana fitahirizana angovo hidrôzenina amin'ity fandalinana ity dia nohadihadiana mifototra amin'ny fanamafisana roa mpanakalo hafanana (ao anatin'izany ny fantsona miolikolika amin'ny tranga 1 ka hatramin'ny 3 sy ny fantsona semi-cylindrical amin'ny tranga 4 ka hatramin'ny 6) ary ny famakafakana ny fahatsapan'ny masontsivana miasa.Ny fampandehanana ny reactor MH dia nosedraina voalohany tamin'ny fampiasana fantsona miolikolika ho mpanakalo hafanana.Samy vita amin'ny vy tsy misy pentina ny fantsona solika coolant sy ny sambo MH reactor.Tsara homarihina fa ny refin'ny MG reactor sy ny savaivony ny fantsona GTF dia tsy miova amin'ny toe-javatra rehetra, raha ny dingana ny haben'ny ny GTF miovaova.Ity fizarana ity dia manadihady ny fiantraikan'ny haben'ny haavon'ny HTF coils.Ny haavony sy ny savaivony ivelany ny reactor dia 110 mm sy 156 mm, tsirairay avy.Ny savaivony ny sodina solika mitondra hafanana dia napetraka amin'ny 6mm.Jereo ny Fizarana Fanampiny ho an'ny antsipiriany momba ny sarin'ny circuit MH reactor miaraka amin'ny fantsona miolikolika sy fantsona semi-cylindrical roa.
Ao amin'ny fig.1a dia mampiseho ny MH spiral tube reactor sy ny refy.Ny tarehimarika geometrika rehetra dia omena amin'ny tabilao.1. Manodidina ny 100 cm3 sy 2000 cm3 eo ho eo ny totalin'ny helix sy ny haben'ny ZG.Avy amin'ity MH reactor ity, ny rivotra miendrika HTF dia nampidirina tao amin'ny reactor MH porous avy any ambany tamin'ny alàlan'ny fantsona miolikolika, ary nampidirina ny hydrogène avy amin'ny tampon'ny reactor.
Famaritana ny geometrie voafantina ho an'ny reactors hydride metaly.a) miaraka amin'ny mpanakalo hafanana miolikolika, b) miaraka amin'ny mpanakalo hafanana tubular semi-cylindrical.
Ny ampahany faharoa dia mandinika ny fiasan'ny MH reactor mifototra amin'ny fantsona semi-cylindrical ho toy ny hafanana exchanger.Ao amin'ny fig.Ny 1b dia mampiseho ny reactor MN misy fantsona semi-cylindrical roa sy ny refy.Ny tabilao 1 dia mitanisa ny mari-pamantarana geometrika rehetra amin'ny fantsona semi-cylindrical, izay mijanona tsy miova, afa-tsy ny elanelana misy eo aminy.Tsara homarihina fa ny fantsona semi-cylindrical amin'ny tranga 4 dia natao miaraka amin'ny habetsaky ny fantsona HTF sy ny firaka MH ao amin'ny fantsona mihodinkodina (safidy 3).Raha ny amin'ny aviavy.1b, nampidirina koa ny rivotra avy any amin'ny faran'ny fantsona HTF semi-cylindrical roa, ary ny hydrogène dia nampidirina avy amin'ny lalana mifanohitra amin'ny MH reactor.
Noho ny famolavolana vaovao ny heat exchanger, ny tanjon'ity fizarana ity dia ny hamaritana ny sanda voalohany mety ho an'ny masontsivana miasa ny MH reactor miaraka amin'ny SCHE.Amin'ny toe-javatra rehetra, ny rivotra dia nampiasaina ho coolant mba hanesorana ny hafanana amin'ny reactor.Amin'ireo menaka famindrana hafanana, ny rivotra sy ny rano dia matetika nofidina ho menaka famindrana hafanana ho an'ny reactors MH noho ny vidiny mora sy ny fiantraikany amin'ny tontolo iainana.Noho ny haavon'ny mari-pana miasa amin'ny firaka mifototra amin'ny magnesium, ny rivotra dia nofidina ho coolant amin'ity fandalinana ity.Fanampin'izany, manana toetra mikoriana tsara kokoa noho ny metaly hafa sy ny sira voarendrika41.Ny tabilao 2 dia mitanisa ny toetran'ny rivotra amin'ny 573 K. Ho an'ny famakafakana ny fahatsapana amin'ity fizarana ity, ny fanamafisana tsara indrindra amin'ny safidy fampisehoana MH-SCHE (amin'ny tranga 4 hatramin'ny 6) ihany no ampiharina.Ny tombantombana ato amin'ity fizarana ity dia mifototra amin'ny masontsivana miasa isan-karazany, ao anatin'izany ny maripana voalohany amin'ny MH reactor, ny fanerena hidrôzenina entana, ny mari-pana fidirana HTF, ary ny isa Reynolds kajy amin'ny fanovana ny tahan'ny HTF.Ny tabilao 3 dia ahitana ny masontsivana miasa rehetra ampiasaina amin'ny famakafakana ny fahatsapana.
Ity fizarana ity dia mamaritra ny equations fanaraha-maso ilaina rehetra ho an'ny dingan'ny hidrôzenina absorption, korontana sy ny hafanana famindrana coolants.
Mba hanatsorana ny vahaolana amin'ny fihetsiketsehan'ny hidrôzenina dia atao sy omena ireto vinavina manaraka ireto;
Nandritra ny absorption, ny toetra thermophysical ny hidrôzenina sy ny metaly hydride tsy miova.
Ny hydrogène dia heverina ho entona tsara indrindra, noho izany dia raisina ny fepetra momba ny equilibrium mafana ao an-toerana43,44.
izay \({L}_{gazy}\) dia ny radius ny tanky, ary \({L}_{heat}\) dia ny axial haavon'ny tanky.Raha latsaky ny 0.0146 ny N, dia azo tsinontsinoavina ny fikorianan'ny hidrôzenina ao anaty tank amin'ny simulation tsy misy hadisoana lehibe.Araka ny fikarohana ankehitriny, ny N dia ambany lavitra noho ny 0.1.Noho izany dia azo atao tsinontsinona ny fiantraikan'ny gradient fanerena.
Ny rindrin'ny reactor dia voasivana tsara amin'ny tranga rehetra.Noho izany, tsy misy fifanakalozana hafanana 47 eo amin'ny reactor sy ny tontolo iainana.
Fantatra tsara fa ny alloys mifototra amin'ny Mg dia manana toetra hydrogenation tsara sy fahaiza-mitahiry hydrogène avo lenta hatramin'ny 7,6 wt%8.Raha resaka fitahirizana hydrogène fanjakana mafy orina, ireo alloy ireo dia fantatra ihany koa ho fitaovana maivana.Ankoatr'izay, manana fanoherana hafanana tsara izy ireo ary tsara processability8.Anisan'ireo alloys Mg-based, Mg2Ni-based MgNi alloy dia iray amin'ireo safidy mety indrindra ho an'ny fitehirizana MH noho ny fahaizany fitehirizana hydrogène hatramin'ny 6 wt%.Mg2Ni alloys koa dia manome haingana adsorption sy desorption kinetika raha oharina amin'ny MgH48 firaka.Noho izany, Mg2Ni no nofidina ho fitaovana hydride metaly amin'ity fandalinana ity.
Ny fitovian'ny angovo dia aseho ho 25 mifototra amin'ny fifandanjana hafanana eo amin'ny hidrôzenina sy ny Mg2Ni hydride:
X dia ny habetsahan'ny hidrôzenina mifoka amin'ny vy, ny singa dia \(lanja\%\), kajy avy amin'ny kinetika equation \(\frac{dX}{dt}\) mandritra ny absorption toy izao manaraka izao:
izay \({C}_{a}\) dia ny tahan'ny fanehoan-kevitra ary \({E}_{a}\) dia ny angovo fampahavitrihana.\({P}_{a,eq}\) dia ny fanerena equilibrium ao anatin'ny reactor hydride metaly mandritra ny dingan'ny hisakana ny fiasan'ireny, omen'ny equation van't Hoff toy izao manaraka izao:
Raha ny \({P}_{ref}\) dia ny tsindry fanondroana 0.1 MPa.Ny \(\Delta H\) sy \(\Delta S\) dia ny enthalpy sy ny entropy ny réaction, tsirairay avy.Ny toetran'ny alloy Mg2Ni sy hydrogen dia aseho amin'ny tabilao.4. Ny lisitra voatonona dia hita ao amin'ny fizarana fanampiny.
Ny fikorianan'ny fluid dia heverina ho mikorontana satria ny hafainganam-pandehany sy ny isa Reynolds (Re) dia 78.75 ms-1 ary 14000.Ao anatin'ity fandalinana ity dia nofinidy ny modely k-ε turbulence azo tratrarina.Marihina fa ity fomba ity dia manome fahamendrehana ambony kokoa raha oharina amin'ny fomba k-ε hafa, ary mitaky fotoana kely kokoa noho ny RNG k-ε50,51 ihany koa.Jereo ny Fizarana Fanampiny ho an'ny antsipiriany momba ny equations fototra ho an'ny fluid transfert.
Tany am-boalohany, ny fitondran'ny mari-pana ao amin'ny reactor MN dia mitovy, ary ny salan'isa hidrôzenina dia 0,043.Heverina fa ny sisin-tany ivelany amin'ny reactor MH dia voasarona tsara.Ny firaka miorina amin'ny manezioma matetika dia mitaky hafanana miasa amin'ny fanehoan-kevitra avo lenta mba hitahiry sy hamoahana ny hidrôzenina ao amin'ny reactor.Ny firaka Mg2Ni dia mitaky mari-pana amin'ny 523-603 K ho an'ny fisondrotana ambony indrindra ary ny mari-pana amin'ny 573-603 K ho an'ny desorption tanteraka52.Na izany aza, ny fanadihadiana andrana nataon'i Muthukumar et al.53 dia naneho fa ny fahafaha-mitahiry ambony indrindra amin'ny Mg2Ni ho an'ny fitehirizana hidrozenina dia azo tratrarina amin'ny mari-pana miasa amin'ny 573 K, izay mifanaraka amin'ny fahaizany ara-teorika.Noho izany, ny mari-pana amin'ny 573 K dia nofidiana ho mari-pana voalohany amin'ny reactor MN amin'ity fandalinana ity.
Mamorona habe isan-karazany ho an'ny fanamarinana sy valiny azo antoka.Ao amin'ny fig.Ny 2 dia mampiseho ny mari-pana antonony amin'ny toerana voafantina amin'ny fizotry ny fidiran'ny hidrôzenina avy amin'ny singa efatra samihafa.Tsara ny manamarika fa tranga iray monja isaky ny fikajiana no voafantina hitsapana ny fahaleovantenan'ny grid noho ny geometrika mitovy.Mitovy amin'ny fomba fametahana no ampiasaina amin'ny tranga hafa.Noho izany, fidio ny safidy 1 ho an'ny sodina spiral ary safidy 4 ho an'ny fantsona semi-cylindrical.Ao amin'ny fig.Ny 2a, b dia mampiseho ny hafanana antonony ao amin'ny reactor ho an'ny safidy 1 sy 4, tsirairay avy.Ireo toerana telo voafantina dia maneho ny mari-pana amin'ny fandriana eo amin'ny tampony, afovoany ary ambany amin'ny reactor.Miorina amin'ny mari-pana amin'ny toerana voafantina, ny mari-pana antonony dia manjary milamina ary mampiseho fiovana kely amin'ny isa 428,891 sy 430,599 ho an'ny tranga 1 sy 4.Noho izany, ireo habe ireo dia nofidina ho an'ny kajy kajy fanampiny.Ny fampahalalana amin'ny antsipiriany momba ny mari-pana antonony am-pandriana ho an'ny dingan'ny hisakana ny hydrogène ho an'ny haben'ny sela isan-karazany sy ny harato voadio nifandimby ho an'ireo tranga roa ireo dia omena ao amin'ny fizarana fanampiny.
Ny mari-pana antonony am-pandriana amin'ny teboka voafantina amin'ny dingan'ny fisondrotry ny hidrôzenina ao amin'ny reactor hydride metaly miaraka amin'ny isa maromaro.(a) Salanisan'ny maripana amin'ny toerana voafantina ho an'ny tranga 1 sy (b) Salan'ny maripana amin'ny toerana voafantina ho an'ny tranga 4.
Ny reactor hydride metaly miorina amin'ny Mg amin'ity fandalinana ity dia nosedraina mifototra amin'ny valin'ny fanandramana nataon'i Muthukumar et al.53.Tamin'ny fianarany dia nampiasa firaka Mg2Ni izy ireo mba hitahirizana ny hidrôzenina ao anaty fantsona vy tsy misy pentina.Ny vombony varahina dia ampiasaina hanatsarana ny famindrana hafanana ao anatin'ny reactor.Ao amin'ny fig.Ny 3a dia mampiseho fampitahana ny mari-pana antonony eo amin'ny fandriam-pahalemana eo amin'ny fandalinana andrana sy ity fandalinana ity.Ny fepetra fiasana nofidiana ho an'ity andrana ity dia: MG ny mari-pana voalohany 573 K sy ny tsindrin'ny fidirana 2 MPa.Avy amin'ny aviavy.3a dia azo aseho mazava tsara fa io vokatra andrana io dia mifanaraka tsara amin'ny ankehitriny raha ny mari-pana antonony sosona.
Fanamarinana modely.(a) Fanamarinana ny fehezan-dalàna momba ny reactor hydride metaly Mg2Ni amin'ny fampitahana ny fanadihadiana amin'izao fotoana izao amin'ny asa andrana nataon'i Muthukumar et al.52, ary (b) fanamarinana ny maodely mikoriana mikoriana amin'ny alàlan'ny fampitahana ny fandalinana ankehitriny amin'ny an'i Kumar et al .Fikarohana.54.
Mba hitsapana ny modelin'ny korontana, ny valin'ity fandalinana ity dia nampitahaina tamin'ny valin'ny fanandramana nataon'i Kumar et al.54 mba hanamafisana ny fahamarinan'ny modely fikorontanana voafidy.Kumar et al.54 dia nandinika ny fikorianan'ny rivotra ao anaty fantsona hafanana miolikolika ao anaty fantsona.Ny rano dia ampiasaina ho toy ny ranon-javatra mafana sy mangatsiaka tsindrona avy amin'ny lafiny mifanohitra.Ny hafanan'ny rano mafana sy mangatsiaka dia 323 K sy 300 K.Ny isa Reynolds dia avy amin'ny 3100 ka hatramin'ny 5700 ho an'ny rano mafana ary avy amin'ny 21,000 ka hatramin'ny 35,000 ho an'ny rano mangatsiaka.Ny isa dean dia 550-1000 ho an'ny rano mafana ary 3600-6000 ho an'ny rano mangatsiaka.Ny savaivony ny sodina anatiny (ho an'ny rano mafana) sy ny sodina ivelany (ho an'ny rano mangatsiaka) dia 0,0254 m sy 0,0508 m, tsirairay avy.Ny savaivony sy ny haavon'ny coil helical dia 0.762 m sy 0.100 m.Ao amin'ny fig.Ny 3b dia mampiseho fampitahana ny vokatra andrana sy ankehitriny ho an'ny tsiroaroa isan-karazany Nusselt sy Dean isa ho an'ny coolant ao amin'ny fantsona anatiny.Modely korontana telo samy hafa no nampiharina ary nampitahaina tamin'ny vokatra andrana.Araka ny asehon’ny sary.3b, mifanaraka tsara amin'ny angon-drakitra andrana ny vokatry ny k-ε modelin'ny turbulence azo tratrarina.Noho izany, ity modely ity dia nofidina tamin'ity fianarana ity.
Ny simulation nomerika amin'ity fandalinana ity dia natao tamin'ny fampiasana ANSYS Fluent 2020 R2.Manorata asa voafaritra ho an'ny mpampiasa (UDF) ary ampiasao izany ho teny fampidirana amin'ny equation angovo mba hanombanana ny kinetika amin'ny fizotry ny fisondrotana.Ny circuit PRESTO55 sy ny fomba PISO56 dia ampiasaina amin'ny fifandraisana amin'ny hafainganam-pandeha sy ny fanitsiana ny tsindry.Mifidiana fototra sela Greene-Gauss ho an'ny gradient miovaova.Voavaha amin'ny alàlan'ny fomba fisondrotry ny rivotra ny fikajiana sy ny angovo.Raha ny momba ny tsy fahampian'ny fialan-tsasatra, ny tsindry, ny hafainganam-pandeha ary ny singa angovo dia napetraka amin'ny 0.5, 0.7 ary 0.7, tsirairay avy.Ny fiasan'ny rindrina manara-penitra dia ampiharina amin'ny HTF amin'ny modely korontana.
Ity fizarana ity dia manolotra ny valin'ny simulation nomerika amin'ny fanatsarana ny famindrana hafanana anatiny amin'ny MH reactor iray amin'ny fampiasana ny coil coil heat exchanger (HCHE) sy ny helical coil heat exchanger (SCHE) mandritra ny fidiran'ny hydrogène.Ny fiantraikan'ny pitch HTF amin'ny hafanan'ny fandriana reactor sy ny faharetan'ny absorption dia nodinihina.Ny masontsivana miasa lehibe amin'ny fizotran'ny absorption dia ianarana ary aseho ao amin'ny fizarana famakafakana ny fahatsapana.
Mba hanadihadiana ny fiantraikan'ny elanelan'ny coil amin'ny fifindrana hafanana ao amin'ny reactor MH, dia nohadihadiana ny fanamafisam-peo telo miaraka amin'ny tohatra samihafa.Ny pitch telo samy hafa amin'ny 15mm, 12.86mm ary 10mm dia voatondro vatana 1, vatana 2 ary vatana 3 tsirairay avy.Tsara homarihina fa ny savaivony sodina dia raikitra amin'ny 6 mm amin'ny mari-pana voalohany 573 K sy ny loading tsindry 1.8 MPa amin'ny toe-javatra rehetra.Ao amin'ny fig.Ny 4 dia mampiseho ny mari-pana antonony am-pandriana sy ny fifantohana amin'ny hidrôzenina ao amin'ny sosona MH mandritra ny fizotran'ny hidrôzenina amin'ny tranga 1 ka hatramin'ny 3. Amin'ny ankapobeny, ny fihetsika eo amin'ny metaly hydride sy ny hydrogène dia exothermic amin'ny fizotran'ny absorption.Noho izany, ny hafanan'ny fandriana dia miakatra haingana noho ny fotoana voalohany nampidirina voalohany tao amin'ny reactor ny hydrogène.Mitombo ny hafanan'ny fandriana mandra-pahatongany amin'ny sanda ambony indrindra ary avy eo dia mihena tsikelikely rehefa entin'ny coolant ny hafanana, izay manana mari-pana ambany kokoa ary miasa toy ny coolant.Araka ny asehon’ny sary.4a, noho ny fanazavana teo aloha, ny mari-pana amin'ny sosona dia mitombo haingana ary mihena tsy tapaka.Ny fifantohan'ny hidrôzenina ho an'ny fizotran'ny absorption dia matetika mifototra amin'ny hafanan'ny fandrianan'ny MH reactor.Rehefa midina amin'ny mari-pana sasany ny maripana antonony sosona, dia mifoka hidrôzenina ny velaran'ny metaly.Izany dia noho ny fanafainganana ny fizotry ny physisorption, chemisorption, diffusion ny hydrogène sy ny fananganana ny hydride ao amin'ny reactor.Avy amin'ny aviavy.4b dia azo jerena fa ny tahan'ny hidrôzenina absorption amin'ny tranga 3 dia ambany noho ny amin'ny tranga hafa noho ny sandan'ny dingana kely kokoa ny coil heat exchanger.Izany dia miteraka halavan'ny sodina manontolo ary faritra famindrana hafanana lehibe kokoa ho an'ny fantsona HTF.Miaraka amin'ny salan'isan'ny hidrôzenina 90%, dia 46,276 segondra ny fotoana hisakanana ny tranga 1.Raha oharina amin'ny faharetan'ny absorption amin'ny tranga 1, ny faharetan'ny absorption amin'ny tranga 2 sy 3 dia nihena 724 s sy 1263 s.Ny fizarana fanampiny dia mampiseho ny mari-pana sy ny fifantohan'ny hidrôzenina ho an'ny toerana voafantina ao amin'ny sosona HCHE-MH.
Ny fiantraikan'ny elanelana misy eo amin'ny coils eo amin'ny salan'isa sosona mari-pana sy ny hydrogène concentration.(a) Salanisan'ny mari-pana am-pandriana ho an'ny koly helika, (b) ny haavon'ny hydrogène ho an'ny coils helika, (c) ny mari-pana antonony am-pandriana ho an'ny coils hemi-cylindrique, ary (d) ny fifantohana hydrogen ho an'ny coils hemi-cylindrique.
Mba hanatsarana ny toetran'ny fifindran'ny hafanana ao amin'ny reactor MG, dia HFC roa no natao ho an'ny boky tsy tapaka amin'ny MG (2000 cm3) sy mpanakalo hafanana miolikolika (100 cm3) amin'ny safidy 3. Ity fizarana ity koa dia mandinika ny fiantraikan'ny elanelana eo amin'ny coils 15 mm ho an'ny case 4, 12,86 mm ho an'ny case 5 ary 10 mm ho an'ny case 6. Ao amin'ny aviavy.4c,d dia mampiseho ny mari-pana antonony am-pandriana sy ny fifantohana amin'ny fizotran'ny fidiran'ny hidrôzenina amin'ny mari-pana voalohany 573 K sy ny fanerena mavesatra 1,8 MPa.Araka ny mari-pana antonony sosona ao amin'ny sary 4c, ny elanelana kely kokoa eo amin'ny coils amin'ny tranga 6 dia mampihena be ny mari-pana raha oharina amin'ireo tranga roa hafa.Ho an'ny tranga 6, ny mari-pana ambany kokoa amin'ny fandriana dia miteraka hidrôzenina ambony kokoa (jereo ny sary 4d).Ny fotoana fandraisana hidrôzenina ho an'ny Variant 4 dia 19542 s, izay avo roa heny noho ny an'ny Variant 1-3 mampiasa HCH.Ankoatr'izay, raha ampitahaina amin'ny tranga 4, dia nihena 378 s sy 1515 s ihany koa ny fotoana nitroka tamin'ny tranga 5 sy 6 miaraka amin'ny halavirana ambany kokoa.Ny fizarana fanampiny dia mampiseho ny mari-pana sy ny fatran'ny hidrôzenina ho an'ny toerana voafantina ao amin'ny sosona SCHE-MH.
Mba handinihana ny fahombiazan'ny fanamafisam-panafana roa, ity fizarana ity dia mamolavola sy manolotra fiolahana mari-pana amin'ny toerana telo voafantina.Ny reactor MH miaraka amin'ny HCHE avy amin'ny tranga 3 dia nofidina ho fampitahana amin'ny reactor MH misy SCHE ao amin'ny tranga 4 satria manana volume MH tsy tapaka sy haavon'ny fantsona.Ny fepetra miasa ho an'ity fampitahana ity dia ny mari-pana voalohany amin'ny 573 K ary ny fanerena entana 1.8 MPa.Ao amin'ny fig.Ny 5a sy 5b dia mampiseho ireo toerana telo voafantina amin'ny mombamomba ny mari-pana amin'ny tranga 3 sy 4.Ao amin'ny fig.Ny 5c dia mampiseho ny mombamomba ny mari-pana sy ny fifantohan'ny sosona aorian'ny 20,000 s ny fidiran'ny hidrôzenina.Araka ny andalana 1 amin'ny sary 5c, ny mari-pana manodidina ny TTF avy amin'ny safidy 3 sy 4 dia mihena noho ny famindrana hafanana convective amin'ny coolant.Izany dia miteraka fatran'ny hidrôzenina ambony kokoa manodidina io faritra io.Na izany aza, ny fampiasana SCHE roa dia miteraka fifantohana ambony kokoa.Ny valiny kinetika haingana kokoa dia hita manodidina ny faritra HTF amin'ny tranga 4. Ankoatra izany, dia hita ihany koa ny fifantohana ambony indrindra amin'ny 100% ao amin'io faritra io.Avy amin'ny andalana 2 eo afovoan'ny reactor, ny mari-pana amin'ny tranga 4 dia ambany lavitra noho ny hafanan'ny tranga 3 amin'ny toerana rehetra afa-tsy ny afovoan'ny reactor.Izany dia miteraka hidrôzenina ambony indrindra ho an'ny tranga 4 afa-tsy ny faritra akaikin'ny afovoan'ny reactor lavitra ny HTF.Tsy niova firy anefa ny fifantohan’ny raharaha 3.Ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny mari-pana sy ny fifantohana amin'ny sosona dia hita ao amin'ny andalana 3 eo akaikin'ny fidirana amin'ny GTS.Nihena be ny maripanan'ny sosona amin'ny tranga 4, ka nahatonga ny fatran'ny hydrogène ambony indrindra ao amin'io faritra io, raha mbola miovaova ny tsipika fifantohana amin'ny tranga 3.Izany dia noho ny fanafainganana ny famindrana hafanana SCHE.Ny antsipiriany sy ny fifanakalozan-kevitra momba ny fampitahana ny hafanana antonony amin'ny sosona MH sy ny fantsona HTF eo anelanelan'ny tranga 3 sy ny tranga 4 dia omena ao amin'ny fizarana fanampiny.
Ny mombamomba ny mari-pana sy ny fifantohan'ny fandriana amin'ny toerana voafantina ao amin'ny reactor hydride metaly.(a) Toerana voafantina ho an'ny tranga 3, (b) Toerana voafantina ho an'ny tranga 4, ary (c) mombamomba ny mari-pana sy fifantohana sosona amin'ny toerana voafantina aorian'ny 20,000 s ho an'ny fizotry ny fidiran'ny hydrogène amin'ny tranga 3 sy 4.
Ao amin'ny fig.Ny sary 6 dia mampiseho ny fampitahana ny mari-pana eo amin'ny fandriana (jereo ny sary 6a) sy ny fifantohana amin'ny hidrôzenina (jereo ny sary 6b) ho an'ny fidiran'ny HCH sy SHE.Hita amin'ity tarehimarika ity fa mihena be ny mari-pana amin'ny sosona MG noho ny fitomboan'ny faritra fifanakalozana hafanana.Ny fanesorana hafanana bebe kokoa amin'ny reactor dia miteraka taham-pitrandrahana hidrôzenina ambony kokoa.Na dia mitovy aza ny habetsaky ny fanamafisam-peo roa raha ampitahaina amin'ny fampiasana HCHE amin'ny safidy 3, dia nihena 59% ny fotoana fandraisan'ny SCHE hidrôzenina mifototra amin'ny Option 4.Ho an'ny famakafakana amin'ny antsipiriany kokoa, ny fifantohan'ny hidrôzenina ho an'ireo fanamafisana roa mpanakalo hafanana dia aseho ho isoline ao amin'ny Figure 7. Ity tarehimarika ity dia mampiseho fa amin'ireo tranga roa ireo, dia manomboka misintona ny hydrogène avy any ambany manodidina ny fidirana HTF.Ny fifantohana ambony kokoa dia hita tao amin'ny faritry ny HTF, raha toa kosa ny fifantohana ambany kokoa dia voamarika teo afovoan'ny MH reactor noho ny halavirana amin'ny mpanakalo hafanana.Taorian'ny 10.000 s, ny fifantohan'ny hidrôzenina amin'ny tranga 4 dia ambony lavitra noho ny amin'ny tranga 3. Rehefa afaka 20.000 segondra, ny salan'isa hidrôzenina ao amin'ny reactor dia niakatra ho 90% amin'ny tranga 4 raha oharina amin'ny 50% hydrogène amin'ny tranga 3. Mety ho noho izany. mankany amin'ny fahafahan'ny fampangatsiahana mahomby kokoa amin'ny fampifangaroana SCHE roa, ka miteraka hafanana ambany kokoa ao anatin'ny sosona MH.Vokatr'izany dia misy tsindrin'ny equilibrium bebe kokoa latsaka ao anatin'ny sosona MG, izay mitarika ho amin'ny fidiran'ny hidrôzenina haingana kokoa.
Tranga 3 sy Tranga 4 Fampitahana ny maripana antonony am-pandriana sy ny habetsahan'ny hidrôzenina eo amin'ny fanamafisana roa mpanakalo hafanana.
Fampitahana ny fifantohana hidrôzenina aorian'ny 500, 2000, 5000, 10000 ary 20000 s taorian'ny nanombohan'ny fizotry ny fidiran'ny hydrogène amin'ny tranga 3 sy tranga 4.
Ny tabilao 5 dia mamintina ny faharetan'ny hidrôzenina ho an'ny tranga rehetra.Ankoatra izany, ny latabatra dia mampiseho ny fotoana hisakana ny fiasan'ireny ny hydrogène, aseho ho isan-jato.Ity isan-jato ity dia kajy mifototra amin'ny fotoan'ny fisondrotry ny tranga 1. Avy amin'ity tabilao ity, ny fotoana fidiran'ny reactor MH mampiasa HCHE dia eo amin'ny 45.000 hatramin'ny 46.000 s, ary eo amin'ny 18.000 hatramin'ny 19.000 s ny fotoana fisondrotana ao anatin'izany ny SCHE.Raha ampitahaina amin'ny tranga 1, dia nihena 1,6% sy 2,7% ihany ny fotoana fandraisan'anjaran'ny tranga 2 sy ny tranga 3.Rehefa mampiasa SCHE fa tsy HCHE, dia nihena be ny fotoana fisoronana avy amin'ny tranga 4 ka hatramin'ny tranga 6, avy amin'ny 58% ho 61%.Mazava fa ny fanampin'ny SCHE amin'ny reactor MH dia manatsara be ny fizotran'ny fidiran'ny hidrôzenina sy ny fahombiazan'ny reactor MH.Na dia mampihena ny fahafahan'ny fitahirizana aza ny fametrahana mpanakalo hafanana ao anatin'ny reactor MH, ity teknolojia ity dia manome fanatsarana lehibe amin'ny famindrana hafanana raha oharina amin'ny teknolojia hafa.Ary koa, ny fampihenana ny sandan'ny pitch dia hampitombo ny habetsaky ny SCHE, ka miteraka fihenam-bidy amin'ny MH.Raha 6 amin'ny volan'ny SCHE avo indrindra, dia nihena 5% fotsiny ny fahafahan'ny volumetric MH raha oharina amin'ny tranga 1 miaraka amin'ny volan'ny HCHE ambany indrindra.Ho fanampin'izany, nandritra ny fitsirihana, ny tranga 6 dia nampiseho fampisehoana haingana sy tsara kokoa miaraka amin'ny fihenan'ny 61% amin'ny fotoana fitrandrahana.Noho izany, ny tranga 6 dia nofidina ho an'ny fanadihadiana bebe kokoa momba ny famakafakana ny fahatsapana.Marihina fa ny fotoana maharitra hidiran'ny hidrôzenina dia mifandray amin'ny tanky fitehirizana misy boky MH eo amin'ny 2000 cm3 eo ho eo.
Ny masontsivana miasa mandritra ny fanehoan-kevitra dia lafin-javatra manan-danja izay misy fiantraikany tsara na ratsy amin'ny fanatanterahana ny MH reactor amin'ny toe-javatra tena izy.Ity fandalinana ity dia mandinika ny famakafakana ny fahatsapan-tena mba hamaritana ny mari-pamantarana fiasana voalohany mety ho an'ny reactor MH miaraka amin'ny SCHE, ary ity fizarana ity dia manadihady ireo mari-pamantarana fampandehanana lehibe efatra mifototra amin'ny fikirakirana reactor tsara indrindra amin'ny tranga 6. Ny vokatra ho an'ny fepetra fiasana rehetra dia aseho amin'ny sary 8.
Sarin'ny fifantohan'ny hidrôzenina amin'ny toe-javatra miasa isan-karazany rehefa mampiasa mpanakalo hafanana misy coil semi-cylindrical.(a) fanerena entana, (b) mari-pana am-pandriana voalohany, (c) laharan'ny Reynolds coolant, ary (d) hafanan'ny fidirana amin'ny coolant.
Miorina amin'ny mari-pana voalohany tsy tapaka amin'ny 573 K sy ny taham-pidiran'ny coolant miaraka amin'ny isa Reynolds 14,000, fanerena fanerena efatra samihafa no nofantenana: 1.2 MPa, 1.8 MPa, 2.4 MPa, ary 3.0 MPa.Ao amin'ny fig.Ny 8a dia mampiseho ny fiantraikan'ny fanerena fanerena sy ny SCHE amin'ny fifantohana hydrogen amin'ny fotoana.Mihena ny fotoana hisakanana amin'ny fitomboan'ny fanerena entana.Ny fampiasana fanerena hidrôzenina ampiharina amin'ny 1.2 MPa no tranga ratsy indrindra amin'ny fizotran'ny fidiran'ny hidrôzenina, ary mihoatra ny 26.000 s ny faharetan'ny fisondrotana mba hahatratrarana ny fidiran'ny hidrôzenina 90%.Na izany aza, ny fanerena fanerena ambony kokoa dia nahatonga ny fihenan'ny 32-42% amin'ny fotoana fitehirizana avy amin'ny 1.8 ka hatramin'ny 3.0 MPa.Izany dia noho ny fanerena voalohany ambony amin'ny hidrôzenina, izay miteraka fahasamihafana lehibe kokoa eo amin'ny fanerena equilibrium sy ny fanerena ampiharina.Noho izany, izany dia miteraka hery mitarika lehibe ho an'ny kinetika hidrôzenina.Amin'ny fotoana voalohany, ny gazy hydrogène dia mifoka haingana noho ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny fanerena equilibrium sy ny fanerena ampiharina57.Amin'ny fanerena mavesatra 3.0 MPa, niangona haingana ny hidrôzenina 18% nandritra ny 10 segondra voalohany.Ny hydrogène dia voatahiry ao amin'ny 90% amin'ny reactors amin'ny dingana farany mandritra ny 15460 s.Na izany aza, amin'ny fanerena mavesatra 1.2 ka hatramin'ny 1.8 MPa, dia nihena be ny fotoana hisakanana ny 32%.Ny fanerena ambony hafa dia tsy dia nisy fiantraikany firy tamin'ny fanatsarana ny fotoana fisorohana.Noho izany, soso-kevitra fa ny fanerena fanerena ny MH-SCHE reactor ho 1.8 MPa.Ny fizarana fanampiny dia mampiseho ny fifantohan'ny hidrôzenina ho an'ny fanerena entana isan-karazany amin'ny 15500 s.
Ny fisafidianana ny mari-pana voalohany mety amin'ny MH reactor dia iray amin'ireo antony lehibe misy fiantraikany amin'ny fizotry ny adsorption hydrogène, satria misy fiantraikany amin'ny herin'ny fiforonan'ny hydride izany.Mba handinihana ny fiantraikan'ny SCHE amin'ny mari-pana voalohany amin'ny reactor MH, ny mari-pana efatra samihafa dia nofidina tamin'ny fanerena tsy tapaka 1.8 MPa ary isa Reynolds 14.000 HTF.Ao amin'ny fig.Ny sary 8b dia mampiseho fampitahana ny mari-pana fanombohana isan-karazany, ao anatin'izany ny 473K, 523K, 573K, ary 623K.Raha ny marina, rehefa ambony noho ny 230 ° C na 503K58 ny mari-pana, ny firaka Mg2Ni dia manana toetra mahomby amin'ny fizotran'ny fidiran'ny rano.Na izany aza, amin'ny fotoana voalohany amin'ny fampidirana hydrogène dia miakatra haingana ny mari-pana.Noho izany, ny mari-pana ny MG sosona dia hihoatra ny 523 K. Noho izany, ny fananganana ny hydride dia mora kokoa noho ny fitomboan'ny tahan'ny absorption53.Avy amin'ny aviavy.Hita amin'ny sary 8b fa ny hydrogène dia mifoka haingana kokoa rehefa mihena ny mari-pana voalohany amin'ny sosona MB.Mitranga ny tsindry equilibrium ambany rehefa ambany ny mari-pana voalohany.Arakaraky ny lehibe kokoa ny fahasamihafan'ny tsindry eo amin'ny fanerena equilibrium sy ny fanerena ampiharina, no haingana kokoa ny dingan'ny fidiran'ny hidrôzenina.Amin'ny mari-pana voalohany 473 K, ny hidrôzenina dia mifoka haingana hatramin'ny 27% mandritra ny 18 segondra voalohany.Fanampin'izay, nihena ihany koa ny fotoana fisoronana avy amin'ny 11% ka hatramin'ny 24% amin'ny hafanana voalohany ambany kokoa raha oharina amin'ny mari-pana voalohany amin'ny 623 K. Ny fotoana fitehirizana amin'ny mari-pana voalohany ambany indrindra amin'ny 473 K dia 15247 s, izay mitovy amin'ny tsara indrindra. fanerena fanerena ny raharaha, na izany aza, ny fihenan'ny mari-pana voalohany reactor mari-pana dia mitarika ho amin'ny fihenan'ny hidrôzenina fahafahana fitehirizana.Tokony ho 503 K53 fara fahakeliny ny mari-pana voalohany amin'ny réactor MN.Ankoatra izany, amin'ny mari-pana voalohany amin'ny 573 K53, ny fahafaha-mitahiry hydrogène ambony indrindra amin'ny 3,6 wt% dia azo tratrarina.Raha jerena ny fahafahan'ny fitehirizana hidrôzenina sy ny faharetan'ny fisondrotana, ny hafanana eo anelanelan'ny 523 sy 573 K dia manafohy ny fotoana amin'ny 6% fotsiny.Noho izany, ny mari-pana 573 K dia atolotra ho toy ny mari-pana voalohany amin'ny reactor MH-SCHE.Na izany aza, ny fiantraikan'ny mari-pana voalohany amin'ny fizotran'ny absorption dia tsy dia manan-danja loatra raha oharina amin'ny fanerena entana.Ny fizarana fanampiny dia mampiseho ny contours ny fitanan'ny hidrôzenina ho an'ny mari-pana voalohany isan-karazany amin'ny 15500 s.
Ny tahan'ny fikorianan'ny dia iray amin'ireo masontsivana lehibe amin'ny hydrogenation sy dehydrogenation satria mety hisy fiantraikany amin'ny fikorontanana sy ny fanesorana ny hafanana na ny fampidirana mandritra ny hydrogenation sy ny dehydrogenation59.Ny tahan'ny fikorianan'ny rivotra avo dia hiteraka fikorontanana ary hiteraka fikorianan'ny fluid haingana kokoa amin'ny fantsona HTF.Io fihetsika io dia miteraka fifindran'ny hafanana haingana kokoa.Ny hafainganana fidirana ho an'ny HTF dia kajy mifototra amin'ny isa Reynolds 10,000, 14,000, 18,000, ary 22,000.Ny mari-pana voalohany amin'ny sosona MG dia raikitra amin'ny 573 K ary ny tsindry mavesatra amin'ny 1.8 MPa.Ny vokatra ao amin'ny fig.8c dia mampiseho fa ny fampiasana isa Reynolds ambony kokoa miaraka amin'ny SCHE dia miteraka taham-pitrandrahana ambony kokoa.Rehefa mitombo ny isa Reynolds avy amin'ny 10,000 ka hatramin'ny 22,000, dia mihena eo amin'ny 28-50% eo ho eo ny fotoana hisakanana.Ny fotoana hisakanana amin'ny isa Reynolds 22,000 dia 12,505 segondra, izay latsaky ny amin'ny mari-pana sy fanerena voalohany.Ny fifantohana amin'ny hydrogène ho an'ny isa Reynolds isan-karazany ho an'ny GTP amin'ny 12500 s dia aseho ao amin'ny fizarana fanampiny.
Ny fiantraikan'ny SCHE amin'ny mari-pana voalohany amin'ny HTF dia nodinihina ary aseho amin'ny sary 8d.Tamin'ny mari-pana MG voalohany tamin'ny 573 K sy ny fanerena fanerena hidrôzenina 1.8 MPa, ny mari-pana voalohany efatra no voafidy ho an'ity fanadihadiana ity: 373 K, 473 K, 523 K, ary 573 K. 8d dia mampiseho fa ny fihenan'ny mari-pana amin'ny coolant. eo amin`ny fidirana dia mitarika ho amin`ny fampihenana ny absorption fotoana.Raha ampitahaina amin'ny tranga fototra miaraka amin'ny mari-pana miditra amin'ny 573 K, dia nihena teo amin'ny 20%, 44% ary 56% eo ho eo ny fotoana fisondrotana ho an'ny mari-pana miditra amin'ny 523 K, 473 K ary 373 K.Amin'ny 6917 s, ny mari-pana voalohany amin'ny GTF dia 373 K, ny fifantohana amin'ny hidrôzenina ao amin'ny reactor dia 90%.Izany dia azo hazavaina amin'ny alalan'ny fampitana hafanana convective nohatsaraina eo anelanelan'ny sosona MG sy ny HCS.Ny mari-pana HTF ambany dia hampitombo ny fiparitahan'ny hafanana ary hiafara amin'ny fiakaran'ny hidrôzenina.Amin'ireo masontsivana miasa rehetra, ny fanatsarana ny fahombiazan'ny reactor MH-SCHE amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny mari-pana amin'ny fidirana HTF no fomba mety indrindra, satria ny fotoana farany amin'ny fizotran'ny absorption dia latsaky ny 7000 s, ary ny fotoana fohy indrindra amin'ny fomba hafa dia bebe kokoa. mihoatra ny 10000 s.Aseho ho an'ny mari-pana voalohany amin'ny GTP mandritra ny 7000 s ny contours fifantohana hydrogène.
Ity fanadihadiana ity dia mampiseho voalohany ny mpanakalo hafanana semi-cylindrical coil vaovao nampidirina tao anaty vondrona fitehirizana hydride metaly.Nohadihadiana ny fahafahan'ny rafitra naroso hitroka ny hidrôzenina miaraka amin'ny fanamafisana isan-karazany amin'ny mpanakalo hafanana.Ny fiantraikan'ny masontsivana miasa amin'ny fifanakalozana hafanana eo amin'ny sosona hydride metaly sy ny coolant dia nodinihina mba hahitana ny fepetra tsara indrindra amin'ny fitehirizana hydride metaly amin'ny fampiasana mpanakalo hafanana vaovao.Ny zava-dehibe indrindra amin'ity fanadihadiana ity dia voafintina toy izao manaraka izao:
Miaraka amin'ny mpanakalo hafanana semi-cylindrical coil, dia mihatsara ny fampitana hafanana satria manana fizarana hafanana mitovitovy kokoa ao amin'ny reactor sosona manezioma, ka miteraka tahan'ny hidrôzenina tsara kokoa.Raha toa ka tsy miova ny habetsaky ny fantsom-panakalozana hafanana sy ny hydride metaly, dia mihena 59% ny fotoana fandraisan'anjara raha ampitahaina amin'ny mpanakalo hafanana coil mahazatra.
Fotoana fandefasana: Jan-15-2023