能源是促进人类文明向前发展的重要推动力，未来社会对能源的需求将持续增长。随着化石能源的广泛使用和逐步耗尽，人类所面临的环境问题以及能源危机也将日益严重。因此，纯净、高效的可再生能源已经成为各国争相研究的重要课题。目前太阳能、风能、地热能等可再生能源已经在不同程度上得到了应用，而作为可再生、清洁能源的载体，氢能也展现出了未来世界理想替代能源的潜质。氢能的开发与利用涉及氢气的制取、提纯、储存、运输以及使用等过程。车载氢气的储存与其它各个环节密切相关，氢能利用系统的安全、高效、可靠、耐久运行具有十分重要的意义。

安全经济的氢气储运技术是氢能利用推向实用化、产业化的关键。美国商务部对氢能发展的技术评估表明,氢的储运是燃料电池汽车(Fuelcellvehide,Fcv)发展面临的主要技术障碍之一,是氢能经济发展需要优先考虑的问题。现有的氢气储存技术包括高压储氢、液氢储存、金属氢化物储氢、低温吸附储氢、纳米碳管高压吸附储氢以及液体有机氢化物储氢等。其中,高压储氢是最普通和最直接的储氢方式,己成为实际使用最广泛、现阶段可商业化的储氢方式。在己有的储氢体系中,高压储氢动态响应最好,能在瞬间提供足够的氢气保证氢燃料车高速行驶或爬坡,也能在瞬间关闭阀门,停止供气;高压氢气的充气速度很快,一辆大客车在10分钟就可以充满;高压氢气在零下几十度的低温环境下也能正常工作;对于加氢站用固定式存储,高压储氢更具有成本低、存储规模大的优点。目前国外有日本Toyota公司的Mirai和Honda公司的Clarity。并且早在2015年美国能源部DOE（Departmentof Energy）就提出了高压储氢罐氢气的质量密度以及体积密度不应低于9wt%和81kgH₂/m³，而且单次充气行驶里程不低于500km的基本要求。欧盟委员会联合研究中心能源与交通研究所（JRC-IET：Institute for Energy and Transport, Joint ResearchCentre of the European Commission）利用GasTeF测试装置对车载高压储氢罐充/放气循环过程进行了实验，研究了循环充放气循环过程对高压储氢罐机械、热学以及安全性能的影响。而国内南京理工大学对储氢罐几何结构（诸如长高比、尺寸大小等）及充气充气速率对罐内温度的影响进行了研究。

2. 研究的基本内容与方案

研究内容：

（1）基于质量守恒方程、能量守恒方程以及实际气体状态方程建立高压储氢罐充气过程的数学物理模型。

（2）通过拟合实验数据研究高压储氢罐充气过程中进气温度和充气速率对SOC的影响。

（4）利用绝热情况下理想气体的双区集总参数解析解验证充气过程的数值解，并与实验数据比较。

（5）理论分析单区模型、双区模型和三区模型的区别，并比较三个模型在充气—保持阶段罐内压力、氢气温度以及壁温的变化。

研究方法：