金属储氢充气过程的有限元模拟开题报告
2021-03-11 00:17:15
1. 研究目的与意义（文献综述）
氢气作为一种能源载体,是未来发展的主要清洁能源之一。氢能的利用关键在于氢气的存储,目前氢气储存的方法主要有：吸附储存、氢气液化储存、氢气压缩储存以及金属氢化物储氢,其中多孔材料吸附储氢是一种很有发展前景的储氢方法。首先,本文在质量守恒、动量守恒和能量守恒的基础上建立多孔材料吸附储氢的有限元模型,并采用修正的dubinin-astakhov (d-a)吸附方程和由d-a吸附方程推导出的变吸附热方程表述多孔材料吸附储氢的吸附特性。本文将运用有限元分析软件comsol multiphysics实现多孔材料吸附储氢动态过程的建模与仿真。其次,模拟了在室温水和液氮冷却情况下活性炭储氢罐的充气、休眠、放气和平衡过程。研究室温水和液氮冷却情况下活性炭吸附储氢充放气过程中的温度、压力、气体流动速度和绝对吸附量的分布,并与加拿大三河城魁北克大学氢能研究所提供的实验数据进行对比验证模型的正确性,同时分析活性炭吸附储氢特性。结果表明,低温条件下活性炭的吸附储氢量明显高于常温条件下的储氢量,低温有利于提高储氢量,同时也可以得出,吸附储氢过程产生的热效应对活性炭吸附储氢影响很大。然后,模拟了mof-5储氢罐常温和低温条件下吸附储氢的充气、休眠、放气和平衡过程,预测了mof-5常温和低温吸附储氢充放气过程中的温度、压力和绝对吸附量的分布,并将模拟结果与活性炭吸附储氢的模拟结果进行比较分析。结果表明,压缩mof-5吸附储氢性能优于粉末mof-5,两种mof-5材料的吸附储氢性能都优于活性炭的吸附储氢性能。最后,模拟了活性炭和mof-5大尺度储运罐常温和低温条件下吸附储氢的充气过程,预测了大尺度储运罐的储存能力并进行了参数优化。结果表明,充气质量流率的大小对体系的储氢量的影响不大,但是可以将充气时间大大的缩短,增加多孔材料的热导率可以使吸附储氢过程中产生的热量更快从储氢罐内散出,对于提高储氢量有一定的帮助。
2. 研究的基本内容与方案
1.基本内容
（1）介绍储氢方式：介绍当前几种主流的储氢方式，对比分析各个方式的优缺点和现阶段的研究成果。
（2）储氢罐模型：利用软件，建立金属氢化物储氢罐有限元模型。
3. 研究计划与安排
| 周 次（时间） | 工作内容 |
| 17周(2016.12.19~2016.12.23) | 分组、确定选题、资料收集。 |
| 18周(2016.12.26~2016.12.30) | 外文文献翻译及消化资料，撰写文献检索摘要、文献综述初稿及开题报告初稿。 |
| 19~20 (2017.1.2~2017.1.13) | 毕业实习 |
| 1 (2017.2.20~2017.2.24) | 外文文献翻译及消化资料，撰写文献检索摘要、文献综述初稿及开题报告初稿。 |
| 2(2017.2.27~ 2017.3.3) | 分组进行开题讨论，修改开题报告；提交实习日记及实习报告。 |
| 3~5(2017.3.6~ 2017.3.24) | 完成并提交外文翻译译文、文献检索摘要、文献综述及开题报告。 |
| 6~10(2017.3.27~2017.4.28) | 撰写论文，提交中期审查报告。 |
| 11~13(2017.5.1~2017.5.19) | 论文修改，网上查重，审查通过并打印，提交所有毕业论文资料。 |
| 14~15(2017.5.22~2017.6.2) | 学生提出答辩申请，并作答辩准备；教师审阅论文，并审查答辩资格。 |
| 16~17(2017.6.5~2017.6.16) | 参加答辩 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 储氢功能材料的研究进展[j]. 李秀华,许红英,陈鹏. 河北化工. 2012(04)
[2]活性炭储氢系统充放气过程试验研究[j]. 郑青榕,王振庭,蔡振雄,王吉. 集美大学学报(自然科学版). 2011(01)
