化学氢载体在分散式应用中的成本效益分析：国内供应链的节能潜力研究

《International Journal of Hydrogen Energy》：Decentralized use case integration of chemical hydrogen carriers: The cost saving potential in domestic supply chains

本综述聚焦化学氢载体（Chemical Hydrogen Carriers, CHC）在分散式能源系统中的应用潜力，通过数值模拟（CFD）分析高长径比（L/D=21）I型储氢容器在高压（500 bar）条件下的充填动力学与热管理策略。研究揭示了操作参数（初始压力、温度、质量流量）对储氢效率与温度分布的影响，为优化储运系统设计、降低氢能供应链成本提供关键理论支撑。

　　

Highlight

大型储氢容器的充填性能与热行为模拟：本研究通过二维轴对称共轭传热模型，结合非定常雷诺平均纳维-斯托克斯方程（URANS），系统分析了I型高压储氢容器（L/D=21）在不同操作条件下的充填特性。结果显示，气体注入过程中会出现局部高温热点（较平均温度高150 K），但容器本体温度可控。充填策略的优化需综合考虑气体滞留时间与热扩散效应，以提升储氢容量与操作安全性。

Methodology

数值模拟采用西门子Starccm+多物理场求解器，基于URANS框架与k-ω SST湍流模型，对高长径比容器内的流体-固体耦合传热进行高精度仿真。模型已验证适用于复合材质储罐（如IV型容器）的热力学预测，为金属材质I型容器的模拟可靠性提供依据。

High aspect-ratio hydrogen vessel, type I

针对容积1170 L、长径比21的I型全金属储罐（设计压力550 bar），研究对比了不同初始压力（≤500 bar）、温度及质量流量下的充填动态。发现长充填时间会加剧热分层现象，而模块化短容器串联方案可有效抑制温度梯度，为大型储氢系统设计提供新思路。

Conclusions

在能源转型背景下，氢作为能源载体与存储介质的重要性日益凸显。本研究通过数值手段揭示了高压、高长径比储氢容器的热流体动力学特性，为优化充填策略、提升系统经济性与安全性提供了关键数据支撑。未来需进一步开展实体验证，推动氢能储运技术向高效化、规模化发展。