动态稳定Mg2TmH6(Tm=Co,Ni)钙钛矿氢化物的储氢潜力研究：面向氢能应用的前景探索

本文针对液态氢(LH2)储存中的蒸发损失(boil-off)和自增压(self-pressurisation)难题，系统评述了计算流体力学(CFD)在低温储氢系统模拟中的应用。研究团队通过分析多相流模拟与共轭传热模型，揭示了热物性参数对模拟结果的关键影响，为优化储氢系统设计提供了重要方法论支撑，对实现碳中和目标具有重要工程价值。

　　

在全球碳中和目标的推动下，氢能作为清洁能源载体备受关注。然而液态氢(LH₂)在-253°C的超低温储存面临严峻挑战——热泄漏导致的蒸发损失(boil-off)和压力累积(self-pressurisation)不仅造成能源浪费，更可能引发储罐爆裂等安全事故。传统实验方法成本高昂且难以捕捉复杂流体行为，这使得计算流体力学(CFD)模拟成为优化储氢系统的关键工具。

国外研究团队通过系统分析现有CFD研究成果，重点探讨了液态氢储存中的三大关键现象：热分层(thermal stratification)、晃荡(sloshing)和相变传质。研究发现，采用体积分数法(VOF)结合相变模型能有效模拟气液界面动态，而湍流阻尼参数的选择对模拟精度影响显著。值得注意的是，储罐几何形状的改变会导致局部热通量差异达30%，这为新型储罐设计提供了重要依据。

研究主要采用三类技术方法：(1)多相流模拟结合共轭传热分析；(2)变重力条件下晃荡动力学研究；(3)基于热物性参数的敏感性分析。团队特别关注了不同质量传输模型(如Lee模型和Tanasawa模型)的适用性，发现传质系数变化对结果影响有限，而边界条件设置误差会导致预测偏差高达40%。

【CFD研究概述】
通过对比球形杜瓦瓶与圆柱形储罐的模拟数据，研究证实蒸发损失率与表面积体积比成反比。在真空绝热条件下，大型储罐(>50m3)的日蒸发率可控制在0.1%以下，这为大规模储氢设施建设提供了理论支持。

【总结与结论】
该研究确立了CFD在液态氢储存模拟中的可靠性，指出热物性参数的精确获取比传质模型选择更为关键。研究人员特别强调，未来工作应聚焦于：(1)开发适用于长期储存的加速模拟算法；(2)建立标准化的实验验证数据库；(3)探索正交-仲氢转化(ortho-to-para conversion)的热力学影响。这些发现为《International Journal of Hydrogen Energy》收录的这项研究提供了重要的工程指导价值，将直接促进新一代储氢装备的智能化设计。

研究同时指出当前模拟的局限性：多数模型尚未考虑氢核自旋异构体转化的放热效应，且缺乏超过30天的长期验证数据。这些空白领域为后续研究指明了方向，特别是对于航空航天等极端环境下的储氢系统优化具有特殊意义。