高长径比I型储氢容器填充性能的数值模拟研究：操作条件对热流体动力学行为的影响

《International Journal of Hydrogen Energy》：Rare-earth-regulating Mn–O covalency optimizes acidic oxygen evolution electrocatalysis

本文针对地面应用的大容量I型储氢容器（L/D=21），采用共轭传热URANS方法，系统研究了初始条件（压力、温度）和充气速率对填充能力和热场分布的影响。研究表明，高速填充会导致气体出现显著高温热点（但容器本体不受影响），并指出有效填充策略需考虑气体升温导致的容量折减。该工作为高压大尺度储氢装置的设计优化提供了重要CFD（计算流体动力学）依据。

　　

Highlight（研究亮点）

在当前能源转型的背景下，氢能作为能量载体和存储系统可以扮演重要角色。仍需开发更有效、更可靠的技术，而本工作旨在向前迈出一步：（i）预测高压、高长径比（L/D）容器的填充性能，以及（ii）理解其热力学和流体动力学行为。一项数值研究被应用于大型容器，该研究考察了在不同初始压力、温度和质量流率操作条件下的情况。

高长径比氢容器，I型

在本研究中，考虑了一个高长径比、全金属（I型）容器模型。该模型设计容量为1170升，其特征是长径比 L/D = 21，设计运行压力最高达550 bar。在本研究中，考虑的最大充气压力设定为500 bar。

如引言部分所述，大型容器可能涉及更长的填充时间，因此可能受到更显著的热梯度影响。随着容器长径比（L/D）的增加，流动发展和热交换现象变得更加复杂，需要仔细研究以优化填充过程并确保安全。

结论

在当前能源转型背景下，氢能作为能量载体和存储系统可以发挥重要作用。仍需开发更有效、更可靠的技术，本工作旨在为此做出贡献：（i）预测高压高L/D容器的填充性能，以及（ii）理解其热流体动力学行为。一项针对大型容器的数值研究，在变化的初始压力、温度和质量流率操作条件下进行，为优化填充策略和容器设计提供了见解。