Zikomo pochezera Nature.com.Mukugwiritsa ntchito msakatuli wokhala ndi chithandizo chochepa cha CSS.Kuti mudziwe zambiri, tikupangira kuti mugwiritse ntchito msakatuli wosinthidwa (kapena kuletsa Compatibility Mode mu Internet Explorer).Kuphatikiza apo, kuti tiwonetsetse chithandizo chopitilira, tikuwonetsa tsambalo popanda masitayilo ndi JavaScript.
Imawonetsa carousel ya masilayidi atatu nthawi imodzi.Gwiritsani ntchito mabatani Akale ndi Otsatira kuti mudutse ma slide atatu nthawi imodzi, kapena gwiritsani ntchito mabatani otsetsereka kumapeto kuti mudutse ma slide atatu nthawi imodzi.
Metal hydrides (MH) amadziwika kuti ndi amodzi mwamagulu oyenera kwambiri osungira ma haidrojeni chifukwa cha kusungirako kwawo kwakukulu kwa haidrojeni, kuthamanga kocheperako komanso chitetezo chambiri.Komabe, ma kinetics awo amanyowa a haidrojeni amachepetsa kwambiri kusungirako.Kuchotsa kutentha kwachangu kuchokera ku MH kusungirako kungakhale ndi gawo lofunikira pakuwonjezera kuchuluka kwa hydrogen, zomwe zimapangitsa kuti ntchito yosungirako ikhale yabwino.Pachifukwa ichi, phunziroli linali ndi cholinga chofuna kupititsa patsogolo mawonekedwe a kutentha kwa kutentha kuti athe kukhudza bwino mlingo wa hydrogen wogwiritsira ntchito MH yosungirako.Koyilo yatsopano ya semi-cylindrical idapangidwa koyamba ndikukonzedwa kuti ikhale yosungirako haidrojeni ndikuphatikizidwa ngati chosinthira mkati mwa air-as-heat exchanger (HTF).Kutengera ndi kukula kwake kosiyanasiyana, zotsatira za kasinthidwe katsopano kawotenthetsera zimawunikidwa ndikuyerekeza ndi geometry wamba ya helical coil.Kuphatikiza apo, magawo ogwiritsira ntchito posungira MG ndi GTP adawerengedwa mowerengeka kuti apeze zofunikira.Poyerekeza manambala, ANSYS Fluent 2020 R2 imagwiritsidwa ntchito.Zotsatira za phunziroli zikuwonetsa kuti ntchito ya tanki yosungiramo MH ikhoza kukhala yabwino kwambiri pogwiritsira ntchito semi-cylindrical coil heat exchanger (SCHE).Poyerekeza ndi ochiritsira wamba koyilo kutentha exchanger, nthawi mayamwidwe haidrojeni imachepetsedwa ndi 59%.Mtunda wawung'ono kwambiri pakati pa ma koyilo a SCHE unapangitsa kuti nthawi yoyamwa ichepe ndi 61%.Ponena za magawo ogwiritsira ntchito posungira MG pogwiritsa ntchito SHE, magawo onse osankhidwa amatsogolera ku kusintha kwakukulu mumayendedwe a hydrogen mayamwidwe, makamaka kutentha polowera ku HTS.
Pali kusintha kwapadziko lonse lapansi kuchoka ku mphamvu zozikidwa pamafuta oyambira pansi kupita ku mphamvu zongowonjezera.Chifukwa chakuti mitundu yambiri ya mphamvu zongowonjezedwanso imapereka mphamvu mosinthasintha, kusungirako mphamvu ndikofunikira kuti muchepetse katundu.Kusungirako mphamvu za haidrojeni kwachititsa chidwi kwambiri pazifukwa izi, makamaka chifukwa haidrojeni ingagwiritsidwe ntchito ngati "wobiriwira" m'malo mwa mafuta ndi chonyamulira mphamvu chifukwa cha katundu wake ndi kunyamula.Kuphatikiza apo, haidrojeni imaperekanso mphamvu zambiri pa unit mass poyerekeza ndi mafuta amafuta amafuta2.Pali mitundu inayi yayikulu yosungira mphamvu ya haidrojeni: kusungirako gasi woponderezedwa, kusungirako mobisa, kusungirako madzimadzi, komanso kusungirako kolimba.Hydrojeni woponderezedwa ndiye mtundu waukulu womwe umagwiritsidwa ntchito pamagalimoto amafuta monga mabasi ndi ma forklift.Komabe, kusungirakoku kumapereka kuchulukira kochepa kwambiri kwa haidrojeni (pafupifupi 0.089 kg/m3) ndipo kumakhala ndi zovuta zokhudzana ndi chitetezo chokhudzana ndi kuthamanga kwambiri kwa ntchito3.Zotengera kutembenuka ndondomeko pa otsika yozungulira kutentha ndi kuthamanga, ndi madzi yosungirako adzasunga haidrojeni mu madzi mawonekedwe.Komabe, ikasungunuka, pafupifupi 40% ya mphamvuyo imatayika.Kuonjezera apo, teknolojiyi imadziwika kuti ndi mphamvu zambiri komanso zogwira ntchito kwambiri poyerekeza ndi matekinoloje osungiramo zinthu zolimba4.Kusungirako kolimba ndi njira yotheka pachuma cha haidrojeni, chomwe chimasunga haidrojeni pophatikiza haidrojeni m'zinthu zolimba poyamwa ndi kutulutsa haidrojeni kudzera pakuwonongeka.Metal hydride (MH), ukadaulo wokhazikika wosungira zinthu, ndiyomwe imakonda kugwiritsa ntchito ma cell amafuta chifukwa cha kuchuluka kwake kwa haidrojeni, kutsika kwamphamvu, komanso kutsika mtengo poyerekeza ndi kusungirako zamadzimadzi, ndipo ndiyoyenera kugwiritsa ntchito maimidwe ndi mafoni6,7 Kuonjezera apo, zipangizo za MH zimaperekanso katundu wotetezera monga kusungirako bwino kwa mphamvu zazikulu8.Komabe, pali vuto lomwe limachepetsa zokolola za MG: kutsika kwamafuta otsika a MG riyakitala kumabweretsa kuyamwa pang'onopang'ono ndi kuwonongeka kwa haidrojeni.
Kutengera kutentha koyenera panthawi ya exothermic ndi endothermic reaction ndiye chinsinsi chowongolera magwiridwe antchito a MH reactors.Pakuti hydrogen Kutsegula ndondomeko, kwaiye kutentha ayenera kuchotsedwa riyakitala kuti kulamulira hydrogen Mumakonda otaya pa mlingo ankafuna ndi pazipita kusungirako mphamvu.M'malo mwake, kutentha kumafunika kuti muwonjezere kuchuluka kwa kusintha kwa hydrogen panthawi yotulutsa.Pofuna kupititsa patsogolo kutentha ndi kusuntha kwa misa, ofufuza ambiri aphunzira mapangidwe ndi kukhathamiritsa kutengera zinthu zingapo monga magawo ogwiritsira ntchito, kapangidwe ka MG, ndi kukhathamiritsa kwa MG11.Kukhathamiritsa kwa MG kumatha kuchitika powonjezera zida zotenthetsera kwambiri monga zitsulo za thovu ku zigawo za MG 12,13.Chifukwa chake, mphamvu yotentha yotentha imatha kuchulukitsidwa kuchokera ku 0,1 mpaka 2 W/mK10.Komabe, kuwonjezera kwa zinthu zolimba kumachepetsa kwambiri mphamvu ya MN reactor.Pankhani ya magawo ogwiritsira ntchito, zowongolera zitha kutheka pakuwongolera momwe magwiridwe antchito a MG layer and coolant (HTF) amagwirira ntchito.Mapangidwe a MG akhoza kukonzedwa bwino chifukwa cha geometry ya riyakitala ndi mapangidwe a chowotcha kutentha.Ponena za kasinthidwe ka MH reactor heat exchanger, njirazo zitha kugawidwa m'mitundu iwiri.Izi ndizowotchera zamkati zamkati zomwe zimamangidwa mu gawo la MO ndi zotentha zakunja zomwe zimaphimba gawo la MO monga zipsepse, ma jekete ozizira ndi osambira madzi.Ponena za kutentha kwa kunja, Kaplan16 adasanthula ntchito ya MH riyakitala, pogwiritsa ntchito madzi ozizira ngati jekete kuti achepetse kutentha mkati mwa riyakitala.Zotsatirazo zinafaniziridwa ndi 22 kuzungulira zipsepse riyakitala ndi wina riyakitala utakhazikika ndi chilengedwe convection.Amanena kuti kukhalapo kwa jekete yozizira kumachepetsa kwambiri kutentha kwa MH, motero kumawonjezera kuchuluka kwa kuyamwa.Maphunziro a manambala a MH riyakitala yokhala ndi jekete lamadzi lopangidwa ndi Patil ndi Gopal17 awonetsa kuti kuthamanga kwa hydrogen ndi kutentha kwa HTF ndizofunika kwambiri zomwe zimakhudza kuchuluka kwa hydrogen ndi kusungunuka.
Kuchulukitsa malo otumizira kutentha powonjezera zipsepse ndi zotenthetsera zomangidwira mu MH ndiye chinsinsi chothandizira kuwongolera kutentha ndi kusamutsa misa ndipo motero kusungirako kwa MH18.Zosintha zingapo zosinthira kutentha mkati (chubu chowongoka ndi koyilo yozungulira) adapangidwa kuti azizungulira choziziritsa kukhosi mu riyakitala ya MH19,20,21,22,23,24,25,26.Pogwiritsa ntchito chowotcha chamkati, madzi ozizira kapena otentha amatha kusamutsa kutentha kwanuko mkati mwa MH reactor panthawi ya hydrogen adsorption.Raju ndi Kumar [27] adagwiritsa ntchito machubu angapo owongoka ngati osinthira kutentha kuti apititse patsogolo magwiridwe antchito a MG.Zotsatira zawo zidawonetsa kuti nthawi zoyamwa zidachepetsedwa pomwe machubu owongoka adagwiritsidwa ntchito ngati zosinthira kutentha.Kuphatikiza apo, kugwiritsa ntchito machubu owongoka kumafupikitsa nthawi ya hydrogen desorption28.Mayendedwe ozizirira okwera amawonjezera kuchuluka kwa kuyitanitsa kwa haidrojeni ndi kutulutsa29.Komabe, kuwonjezera kuchuluka kwa machubu oziziritsa kumakhala ndi zotsatira zabwino pakugwira ntchito kwa MH m'malo motulutsa mpweya woziziritsa30,31.Raju et al.32 adagwiritsa ntchito LaMi4.7Al0.3 ngati zinthu za MH kuti aphunzire momwe ma multitube heat exchangers amagwirira ntchito.Iwo adanena kuti magawo ogwiritsira ntchito adakhudza kwambiri njira yoyamwitsa, makamaka kuthamanga kwa chakudya ndiyeno kuthamanga kwa HTF.Komabe, kutentha kwa mayamwidwe kunakhala kocheperako.
Kuchita kwa MH riyakitala kumapitilizidwa bwino pogwiritsa ntchito chosinthira chotenthetsera chotenthetsera cha spiral coil chifukwa cha kusintha kwake kwa kutentha poyerekeza ndi machubu owongoka.Izi ndichifukwa choti kuzungulira kwachiwiri kumatha kuchotsa bwino kutentha kwa reactor25.Kuonjezera apo, machubu ozungulira amapereka malo akuluakulu opangira kutentha kuchokera ku MH wosanjikiza kupita ku ozizira.Njirayi ikayambitsidwa mkati mwa riyakitala, kugawa machubu osinthira kutentha kumakhalanso kofanana33.Wang ndi al.34 idaphunzira momwe ma hydrogen amatengera nthawi yayitali powonjezera coil ya helical ku MH reactor.Zotsatira zawo zikuwonetsa kuti kuchuluka kwa kutentha kwa chozizira kumawonjezeka, nthawi yoyamwa imachepa.Wu et al.25 idafufuza momwe ma reactor a Mg2Ni ozikidwa pa MH ndi ma coil heat exchanger.Maphunziro awo a manambala awonetsa kuchepa kwa nthawi yochitapo kanthu.Kuwongolera kwa makina otengera kutentha mu riyakitala ya MN kutengera chiŵerengero chocheperako cha screw pitch to screw pitch ndi phula lopanda dimensionless.Kafukufuku woyeserera ndi Mellouli et al.21 pogwiritsa ntchito koyilo yophimbidwa ngati chotenthetsera chamkati chamkati adawonetsa kuti kutentha kwa HTF kumakhudza kwambiri kusintha kwa hydrogen ndi nthawi yowononga.Kuphatikiza kwa mitundu yosiyanasiyana ya kutentha kwamkati kwachitika mu maphunziro angapo.Eisapur et al.35 adaphunzira kusungirako kwa haidrojeni pogwiritsa ntchito chowotcha chotenthetsera chozungulira chokhala ndi chubu chapakati chobwerera kuti apititse patsogolo kuyamwa kwa haidrojeni.Zotsatira zawo zidawonetsa kuti chubu chozungulira ndi chubu chobwerera chapakati chimawongolera kwambiri kutengera kutentha pakati pa choziziritsa kukhosi ndi MG.Kuchepa kwa phula ndi kukula kwake kwa chubu chozungulira kumawonjezera kutentha ndi kusuntha kwakukulu.Ardahaie et al.36 adagwiritsa ntchito machubu ozungulira ngati osinthira kutentha kuti apititse patsogolo kutentha mkati mwa riyakitala.Iwo adanena kuti nthawi yoyamwitsa idachepetsedwa ndikuwonjezera kuchuluka kwa ndege zozungulira zozungulira.Kuphatikiza kwa mitundu yosiyanasiyana ya kutentha kwamkati kwachitika mu maphunziro angapo.Dhau et al.37 idapititsa patsogolo magwiridwe antchito a MH pogwiritsa ntchito chosinthira chotenthetsera ndi zipsepse.Zotsatira zawo zikuwonetsa kuti njirayi imachepetsa nthawi yodzaza haidrojeni ndi gawo la 2 poyerekeza ndi mlandu wopanda zipsepse.Zipsepse za annular zimaphatikizidwa ndi machubu ozizira ndikumangidwira mu riyakitala ya MN.Zotsatira za phunziroli zikuwonetsa kuti njira yophatikizikayi imapereka kutentha kofananirako poyerekeza ndi MH reactor popanda zipsepse.Komabe, kuphatikiza mitundu yosiyanasiyana yosinthira kutentha kudzasokoneza kulemera ndi kuchuluka kwa MH riyakitala.Wu et al.18 anayerekeza masinthidwe osiyanasiyana osinthira kutentha.Izi zimaphatikizapo machubu owongoka, zipsepse ndi zozungulira zozungulira.Olembawo amafotokoza kuti ma spiral coil amapereka kusintha kwabwino kwambiri pakutentha komanso kusamutsa misa.Kuphatikiza apo, poyerekezera ndi machubu owongoka, machubu opiringizika, ndi machubu owongoka ophatikizidwa ndi machubu opiringizika, machubu opiringizika amakhala ndi zotsatira zabwino pakuwongolera kutentha.Kafukufuku wa Sekhar et al.40 inawonetsa kuti kusintha kofananako kwa hydrogen kunkagwiritsidwa ntchito pogwiritsa ntchito koyilo yozungulira ngati chotenthetsera chamkati ndi jekete lozizira lakunja.
Pazitsanzo zomwe tazitchula pamwambapa, kugwiritsa ntchito ma spiral coils monga osinthanitsa kutentha kwamkati kumapereka kusintha kwabwinoko kutentha ndi kusamutsa misa kusiyana ndi zina zowonjezera kutentha, makamaka machubu owongoka ndi zipsepse.Choncho, cholinga cha phunziroli chinali kupititsa patsogolo koyilo ya spiral kuti ipititse patsogolo kayendedwe ka kutentha.Kwa nthawi yoyamba, koyilo yatsopano ya semi-cylindrical yapangidwa kutengera koyilo yachizolowezi ya MH yosungirako helical.Phunziroli likuyembekezeka kupititsa patsogolo ntchito yosungiramo ma hydrogen poganizira kapangidwe katsopano kawotenthetsera kamene kamakhala ndi kasamalidwe kabwino ka kutentha koperekedwa ndi kuchuluka kosalekeza kwa bedi la MH ndi machubu a HTF.Kusungirako kwa chotenthetsera chatsopanochi chinafaniziridwa ndi zosinthira zotenthetsera za koyilo wamba kutengera ma koyilo osiyanasiyana.Malinga ndi zolemba zomwe zilipo kale, mikhalidwe yogwiritsira ntchito ndi kulekanitsa kwa ma coils ndizinthu zazikulu zomwe zimakhudza magwiridwe antchito a MH reactors.Kuti mukwaniritse bwino mapangidwe a chotenthetsera chatsopanochi, momwe ma coil spacing pa nthawi yotengera haidrojeni ndi kuchuluka kwa MH zidafufuzidwa.Kuphatikiza apo, kuti timvetsetse ubale pakati pa ma coils atsopano a hemi-cylindrical ndi momwe amagwirira ntchito, cholinga chachiwiri cha kafukufukuyu chinali kuphunzira mawonekedwe a riyakitala molingana ndi magawo osiyanasiyana ogwiritsira ntchito ndikuzindikira milingo yoyenera pakugwiritsa ntchito kulikonse. mode.parameter.
Kuchita kwa chipangizo chosungiramo mphamvu ya haidrojeni mu phunziroli kumafufuzidwa pogwiritsa ntchito njira ziwiri zosinthira kutentha (kuphatikizapo machubu ozungulira muzochitika 1 mpaka 3 ndi machubu a semi-cylindrical muzochitika 4 mpaka 6) ndi kusanthula kwamphamvu kwa magawo ogwiritsira ntchito.Kugwira ntchito kwa MH riyakitala kunayesedwa kwa nthawi yoyamba pogwiritsa ntchito chubu chozungulira ngati chotenthetsera kutentha.Chitoliro chamafuta choziziritsa komanso chotengera cha MH chopangidwa ndi chitsulo chosapanga dzimbiri.Tikumbukenso kuti miyeso ya MG riyakitala ndi awiri a mapaipi GTF anali mosalekeza muzochitika zonse, pamene kukula masitepe GTF zosiyanasiyana.Gawoli likuwunika momwe makoyilo a HTF amakulira.Kutalika ndi m'mimba mwake akunja riyakitala anali 110 mm ndi 156 mm, motero.Kutalika kwa chitoliro cha mafuta oyendetsa kutentha kumayikidwa pa 6mm.Onani Supplementary Section kuti mudziwe zambiri pazithunzi za MH reactor circuit zokhala ndi machubu ozungulira komanso machubu awiri a semi-cylindrical.
Pa mkuyu.1a ikuwonetsa MH spiral chubu reactor ndi miyeso yake.Magawo onse a geometric amaperekedwa patebulo.1. Chiwerengero chonse cha helix ndi voliyumu ya ZG ndi pafupifupi 100 cm3 ndi 2000 cm3, motero.Kuchokera ku MH riyakitala iyi, mpweya mu mawonekedwe a HTF unadyetsedwa mu porous MH reactor kuchokera pansi kupyolera mu chubu chozungulira, ndipo hydrogen inayambitsidwa kuchokera pamwamba pa riyakitala.
Makhalidwe a osankhidwa geometries kwa zitsulo hydride reactors.a) ndi spiral-tubular heat exchanger, b) yokhala ndi semi-cylindrical tubular heat exchanger.
Gawo lachiwiri limayang'ana ntchito ya MH riyakitala pogwiritsa ntchito chubu cha semi-cylindrical monga chotenthetsera kutentha.Pa mkuyu.1b ikuwonetsa riyakitala ya MN yokhala ndi machubu awiri a semi-cylindrical ndi miyeso yake.Gulu 1 limatchula magawo onse a geometric a mapaipi a semi-cylindrical, omwe amakhala osasinthasintha, kupatula mtunda wapakati pawo.Tiyenera kukumbukira kuti chubu cha semi-cylindrical mu Case 4 chinapangidwa ndi kuchuluka kwa HTF chubu ndi alloy MH mu chubu chophimbidwa (chosankha 3).Koma mkuyu.1b, mpweya unayambitsidwanso kuchokera pansi pa machubu awiri a semi-cylindrical HTF, ndipo haidrojeni inayambitsidwa kuchokera kumbali ina ya MH reactor.
Chifukwa cha mapangidwe atsopano a chotenthetsera kutentha, cholinga cha gawoli ndikuzindikira zoyambira zoyenera pazigawo zogwirira ntchito za MH riyakitala kuphatikiza ndi SCHE.Nthawi zonse, mpweya unkagwiritsidwa ntchito ngati zoziziritsa kukhosi kuchotsa kutentha kwa riyakitala.Pakati pa mafuta otenthetsera kutentha, mpweya ndi madzi zimasankhidwa nthawi zambiri monga mafuta otumizira kutentha kwa MH reactors chifukwa cha mtengo wake wotsika komanso kuchepa kwa chilengedwe.Chifukwa cha kuchuluka kwa kutentha kwa ma aloyi opangidwa ndi magnesium, mpweya udasankhidwa kukhala woziziritsa pa kafukufukuyu.Kuphatikiza apo, ilinso ndi mawonekedwe oyenda bwino kuposa zitsulo zina zamadzimadzi ndi mchere wosungunuka41.Table 2 imatchula zinthu za mpweya pa 573 K. Kuti mufufuze zachidziwitso mu gawoli, zokhazokha zokhazokha za machitidwe a MH-SCHE (muzochitika 4 mpaka 6) zimagwiritsidwa ntchito.Zomwe zili mu gawoli zimachokera ku magawo osiyanasiyana ogwiritsira ntchito, kuphatikizapo kutentha koyambirira kwa MH reactor, kuthamanga kwa hydrogen loading, kutentha kwa HTF, ndi chiwerengero cha Reynolds chowerengedwa posintha mlingo wa HTF.Table 3 ili ndi magawo onse ogwiritsira ntchito omwe amagwiritsidwa ntchito pofufuza za sensitivity.
Chigawochi chikufotokoza zonse zofunika kulamulira ma equation pa ndondomeko ya mayamwidwe wa haidrojeni, chipwirikiti ndi kusamutsa kutentha kwa zoziziritsa kukhosi.
Kuti muchepetse yankho la momwe mungatengere hydrogen, malingaliro otsatirawa amapangidwa ndikuperekedwa;
Pa kuyamwa, thermophysical katundu wa haidrojeni ndi zitsulo hydrides zonse.
Hydrojeni imadziwika kuti ndi mpweya wabwino, kotero kuti matenthedwe am'deralo43,44 amaganiziridwa.
kumene \({L}_{gesi}\) ndi utali wa thanki, ndipo \({L}_{kutentha}\) ndi kutalika kwa axial kwa thanki.Pamene N ili yochepera 0.0146, kutuluka kwa haidrojeni mu thanki kumatha kunyalanyazidwa poyerekezera popanda cholakwika chachikulu.Malinga ndi kafukufuku wamakono, N ndi yotsika kwambiri kuposa 0.1.Choncho, mphamvu gradient zotsatira akhoza kunyalanyazidwa.
Makoma riyakitala anali bwino insulated muzochitika zonse.Chifukwa chake, palibe kusinthana kwa kutentha 47 pakati pa riyakitala ndi chilengedwe.
Ndizodziwika bwino kuti ma alloys opangidwa ndi Mg ali ndi mawonekedwe abwino a hydrogenation komanso kuchuluka kwa hydrogen yosungirako mpaka 7.6 wt% 8.Pankhani yosungirako ma hydrogen olimba, ma alloys awa amadziwikanso ngati zida zopepuka.Kuphatikiza apo, ali ndi kukana kwambiri kutentha komanso processability8 yabwino.Pakati pa ma aloyi angapo a Mg, aloyi ya Mg2Ni yochokera ku MgNi ndi imodzi mwazinthu zabwino kwambiri zosungirako MH chifukwa cha mphamvu yake yosungira ma hydrogen mpaka 6 wt%.Ma alloys a Mg2Ni amaperekanso ma adsorption othamanga kwambiri komanso ma desorption kinetics poyerekeza ndi aloyi ya MgH48.Chifukwa chake, Mg2Ni idasankhidwa kukhala chitsulo cha hydride mu kafukufukuyu.
Mphamvu ya equation imawonetsedwa ngati 25 kutengera kutentha kwapakati pa hydrogen ndi Mg2Ni hydride:
X ndi kuchuluka kwa haidrojeni yomwe imalowetsedwa pazitsulo, chigawocho ndi \(kulemera\%\), chowerengedwa kuchokera ku kinetic equation \(\frac{dX}{dt}\) pakuyamwa motere49:
pomwe \({C}_{a}\) ndi momwe zimachitikira ndipo \({E}_{a}\) ndi mphamvu yotsegula.\({P}_{a,eq}\) ndi mphamvu yofanana mkati mwazitsulo zachitsulo cha hydride reactor panthawi yoyamwa, yoperekedwa ndi van't Hoff equation motere25:
Pomwe \({P}_{ref}\) pali kukakamizidwa kwa 0.1 MPa.\(\ Delta H\) ndi \(\ Delta S\) ndi enthalpy ndi entropy ya zomwe anachita, motero.Katundu wa aloyi Mg2Ni ndi haidrojeni akuwonetsedwa patebulo.4. Mndandanda womwe watchulidwa ukhoza kupezeka mu gawo lowonjezera.
Kutuluka kwamadzimadzi kumaonedwa kuti ndi kosokoneza chifukwa liwiro lake ndi nambala ya Reynolds (Re) ndi 78.75 ms-1 ndi 14000, motsatana.Mu kafukufukuyu, mtundu wa chipwirikiti wa k-ε womwe ungatheke unasankhidwa.Zikudziwika kuti njirayi imapereka kulondola kwakukulu poyerekeza ndi njira zina za k-ε, komanso zimafuna nthawi yochepa yowerengera kuposa njira za RNG k-ε50,51.Onani Gawo la Supplementary kuti mumve zambiri za ma equation oyambira amadzimadzi otengera kutentha.
Poyambirira, ulamuliro wa kutentha mu MN riyakitala unali yunifolomu, ndipo pafupifupi ndende ya haidrojeni inali 0.043.Zimaganiziridwa kuti malire akunja a MH reactor ndi otetezedwa bwino.Magnesium-based alloys nthawi zambiri amafunikira kutentha kwakanthawi kogwira ntchito kuti asunge ndikutulutsa haidrojeni mu riyakitala.Aloyi ya Mg2Ni imafuna kutentha kwapakati pa 523–603 K kuti imamwe kwambiri komanso kutentha kwa 573-603 K kuti iwonongeke kwathunthu.Komabe, maphunziro oyesera a Muthukumar et al.53 adawonetsa kuti kusungirako kwakukulu kwa Mg2Ni kwa hydrogen yosungirako kungatheke pa kutentha kwa 573 K, komwe kumagwirizana ndi mphamvu zake zongopeka.Choncho, kutentha kwa 573 K kunasankhidwa ngati kutentha koyambirira kwa MN reactor mu phunziroli.
Pangani makulidwe osiyanasiyana a gridi kuti mutsimikizire ndi zotsatira zodalirika.Pa mkuyu.2 ikuwonetsa kutentha kwapakati pa malo osankhidwa pamayamwidwe a haidrojeni kuchokera kuzinthu zinayi zosiyanasiyana.Ndizofunikira kudziwa kuti gawo limodzi lokha la kasinthidwe kulikonse limasankhidwa kuyesa kudziyimira pawokha kwa gridi chifukwa cha geometry yofananira.Njira yofananira ya meshing imagwiritsidwa ntchito nthawi zina.Choncho, sankhani njira 1 ya chitoliro chozungulira ndi njira 4 ya chitoliro cha semi-cylindrical.Pa mkuyu.2a, b ikuwonetsa kutentha kwapakati pa riyakitala pazosankha 1 ndi 4, motsatana.Malo atatu osankhidwa akuyimira kutentha kwa bedi pamwamba, pakati, ndi pansi pa riyakitala.Kutengera kutentha kwa malo omwe asankhidwa, kutentha kwapakati kumakhala kokhazikika ndipo kumawonetsa kusintha pang'ono kwa ma element 428,891 ndi 430,599 pamilandu 1 ndi 4, motsatana.Chifukwa chake, makulidwe a gridi awa adasankhidwa kuti awerengerenso kuwerengera.Tsatanetsatane wa pafupifupi kutentha kwa bedi pamayamwidwe a haidrojeni m'maselo osiyanasiyana a cell ndi ma meshes oyeretsedwa motsatizana pamilandu yonse iwiri yaperekedwa mu gawo lowonjezera.
Avereji ya kutentha kwa bedi pamalo osankhidwa potengera mayamwidwe a haidrojeni mu choyatsira chitsulo cha hydride chokhala ndi manambala osiyanasiyana.(a) Kutentha kwapakati pa malo osankhidwa pa nkhani 1 ndi (b) Kutentha kwapakati pa malo osankhidwa pa nkhani 4.
The Mg-based metal hydride reactor mu kafukufukuyu adayesedwa potengera zoyeserera za Muthukumar et al.53.Pakufufuza kwawo, adagwiritsa ntchito aloyi ya Mg2Ni kusunga haidrojeni m'machubu achitsulo chosapanga dzimbiri.Zipsepse zamkuwa zimagwiritsidwa ntchito kupititsa patsogolo kutentha mkati mwa riyakitala.Pa mkuyu.3a ikuwonetsa kuyerekezera kwa kutentha kwapakati pa bedi loyamwitsa pakati pa kafukufuku woyesera ndi phunziroli.Zopangira zosankhidwa poyesera izi ndi: MG kutentha koyambirira 573 K ndi kukakamiza kolowera 2 MPa.Kuchokera mkuyu.3a ikhoza kuwonetsedwa momveka bwino kuti zotsatira zoyeserazi zikugwirizana bwino ndi zomwe zilipo panopa ponena za kutentha kwapakati.
Kutsimikizira kwachitsanzo.(a) Kutsimikizira ma code a Mg2Ni metal hydride reactor poyerekezera kafukufuku wapano ndi ntchito yoyesera ya Muthukumar et al.52, ndi (b) kutsimikizira mtundu wa spiral chubu turbulent flow poyerekeza kafukufuku wapano ndi wa Kumar et al. .Kafukufuku.54.
Kuti ayese chitsanzo cha chipwirikiti, zotsatira za phunziroli zinafaniziridwa ndi zotsatira zoyesera za Kumar et al.54 kuti zitsimikizire kulondola kwa chitsanzo chachisokonezo chosankhidwa.Kumar et al.54 adaphunzira kutuluka kwa chipwirikiti mu chubu-mu-paipi mozungulira kutentha exchanger.Madzi amagwiritsidwa ntchito ngati madzi otentha ndi ozizira omwe amabadwira kuchokera mbali zosiyana.Kutentha kwamadzi otentha ndi ozizira ndi 323 K ndi 300 K, motsatana.Manambala a Reynolds amayambira 3100 mpaka 5700 pazakumwa zotentha komanso kuchokera 21,000 mpaka 35,000 pazamadzimadzi ozizira.Nambala za Dean ndi 550-1000 zamadzimadzi otentha ndi 3600-6000 zamadzimadzi ozizira.Ma diameter a chitoliro chamkati (chamadzi otentha) ndi chitoliro chakunja (chamadzimadzi ozizira) ndi 0.0254 m ndi 0.0508 m, motsatana.M'mimba mwake ndi phula la koyilo ya helical ndi 0.762 m ndi 0.100 m, motsatana.Pa mkuyu.3b ikuwonetsa kufananiza kwa zoyeserera komanso zamakono zamagulu osiyanasiyana a Nusselt ndi Dean manambala a zoziziritsa kukhosi mu chubu chamkati.Mitundu itatu yosiyanasiyana ya chipwirikiti idakhazikitsidwa ndikuyerekeza ndi zotsatira zoyeserera.Monga zikuwonetsedwa mkuyu.3b, zotsatira za mtundu wa chipwirikiti wa k-ε zomwe zingatheke zikugwirizana bwino ndi deta yoyesera.Choncho, chitsanzo ichi chinasankhidwa mu phunziro ili.
Kuyerekezera manambala mu kafukufukuyu kunachitika pogwiritsa ntchito ANSYS Fluent 2020 R2.Lembani Ntchito Yofotokozedwa ndi User-Defined (UDF) ndikuigwiritsa ntchito ngati nthawi yolowetsamo equation ya mphamvu kuti muwerenge ma kinetics a njira yoyamwitsa.Dera la PRESTO55 ndi njira ya PISO56 imagwiritsidwa ntchito polumikizana ndi kuthamanga kwa liwiro komanso kuwongolera kuthamanga.Sankhani maziko a cell a Greene-Gauss a gradient yosinthika.Mphamvu ndi mphamvu zofananira zimathetsedwa ndi njira yachiwiri ya upwind.Ponena za ma coefficients opumula, kuthamanga, kuthamanga, ndi zigawo za mphamvu zimayikidwa ku 0.5, 0.7, ndi 0.7, motsatira.Ntchito zokhazikika zamakhoma zimagwiritsidwa ntchito ku HTF mumtundu wa chipwirikiti.
Chigawochi chikuwonetsa zotsatira za kuyerekezera kwa chiwerengero cha kusintha kwa kutentha kwa mkati kwa MH riyakitala pogwiritsa ntchito coiled heat exchanger (HCHE) ndi helical coil heat exchanger (SCHE) pa kuyamwa kwa haidrojeni.Zotsatira za phula la HTF pa kutentha kwa bedi la riyakitala komanso kutalika kwa mayamwidwe adawunikidwa.Magawo akuluakulu ogwiritsira ntchito mayamwidwe amaphunziridwa ndikuperekedwa mu gawo la kusanthula kwa chidwi.
Kuti mufufuze momwe ma coil amasiyanirana pakusintha kutentha mu riyakitala ya MH, masinthidwe atatu osinthira kutentha okhala ndi ma pitch osiyanasiyana adafufuzidwa.Magawo atatu osiyanasiyana a 15mm, 12.86mm ndi 10mm amasankhidwa kukhala thupi 1, thupi 2 ndi thupi 3 motsatana.Tikumbukenso kuti m'mimba mwake chitoliro anakonza pa 6 mm pa kutentha koyamba kwa 573 K ndi Kuthamanga kuthamanga kwa 1.8 MPa nthawi zonse.Pa mkuyu.4 imasonyeza kutentha kwa bedi ndi hydrogen ndende mu MH wosanjikiza panthawi ya hydrogen mayamwidwe muzochitika za 1 mpaka 3. Kawirikawiri, zomwe zimachitika pakati pa chitsulo cha hydride ndi hydrogen ndi exothermic ku ndondomeko ya kuyamwa.Choncho, kutentha kwa bedi kumakwera mofulumira chifukwa cha mphindi yoyamba pamene haidrojeni imalowetsedwa mu riyakitala.Kutentha kwa bedi kumawonjezeka mpaka kufika pamtengo wapatali ndipo pang'onopang'ono kumachepa pamene kutentha kumatengedwa ndi choziziritsa, chomwe chimakhala ndi kutentha kochepa ndipo chimakhala ngati choziziritsa.Monga zikuwonetsedwa mkuyu.4a, chifukwa cha kufotokozera m'mbuyomu, kutentha kwa wosanjikiza kumawonjezeka mofulumira ndipo kumachepetsa mosalekeza.Kuphatikizika kwa haidrojeni kwa njira yoyamwitsa nthawi zambiri kumatengera kutentha kwa bedi la MH riyakitala.Kutentha kwapakati kutsika kufika pa kutentha kwina, chitsulocho chimatenga mpweya wa haidrojeni.Ichi ndi chifukwa mathamangitsidwe wa njira physisorption, chemisorption, mayamwidwe wa haidrojeni ndi mapangidwe hydrides mu riyakitala.Kuchokera mkuyu.4b zitha kuwoneka kuti kuchuluka kwa mayamwidwe a haidrojeni ngati 3 ndi yotsika kuposa nthawi zina chifukwa cha mtengo wocheperako wa coil heat exchanger.Izi zimapangitsa kuti chitolirocho chikhale chotalikirapo komanso kuti pakhale kutentha kwakukulu kwa mapaipi a HTF.Ndi kuchuluka kwa haidrojeni 90%, nthawi yoyamwa ya Mlandu 1 ndi masekondi 46,276.Poyerekeza ndi nthawi ya kuyamwa mu nkhani ya 1, nthawi yoyamwitsa muzochitika 2 ndi 3 inachepetsedwa ndi 724 s ndi 1263 s, motero.Gawo lowonjezera likuwonetsa kutentha ndi ma contours a haidrojeni m'malo osankhidwa mu gawo la HCHE-MH.
Kukoka kwa mtunda pakati pa ma coils pa kutentha kosanjikiza kosanjikiza ndi kuchuluka kwa haidrojeni.(a) Avereji ya kutentha kwa bedi kwa makola a helical, (b) kuchuluka kwa haidrojeni pamakoyilo a helical, (c) kutentha kwa bedi kwa ma coils a hemi-cylindrical, ndi (d) kuchuluka kwa haidrojeni pamakoyilo a hemi-cylindrical.
Kupititsa patsogolo mawonekedwe a kutentha kwa MG riyakitala, ma HFC awiri adapangidwa kuti azikhala ndi voliyumu yokhazikika ya MG (2000 cm3) ndi chosinthira kutentha kozungulira (100 cm3) ya Njira 3. Gawoli limaganiziranso zotsatira za mtunda pakati pa zozungulira za 15 mm pamlandu 4, 12.86 mm pamilandu 5 ndi 10 mm pamilandu 6. Mkuyu.4c, d imasonyeza kutentha kwa bedi ndi ndondomeko ya kuyamwa kwa haidrojeni pa kutentha koyambirira kwa 573 K ndi kuthamanga kwa 1.8 MPa.Malinga ndi kutentha kosanjikiza mu mkuyu 4c, mtunda wocheperako pakati pa ma coils ngati 6 umachepetsa kutentha kwambiri poyerekeza ndi zina ziwiri.Pankhani ya 6, kutentha kwa bedi lapansi kumapangitsa kuti hydrogen ikhale yochuluka kwambiri (onani mkuyu 4d).Nthawi yotengera haidrojeni ya Variant 4 ndi 19542 s, yomwe ndi yocheperapo nthawi ziwiri kuposa Zosiyanasiyana 1-3 pogwiritsa ntchito HCH.Kuonjezera apo, poyerekeza ndi mlandu wa 4, nthawi yoyamwitsa inachepetsedwanso ndi 378 s ndi 1515 s muzochitika 5 ndi 6 ndi maulendo otsika.Gawo lowonjezera likuwonetsa kutentha ndi ma contours a haidrojeni m'malo osankhidwa mu gawo la SCHE-MH.
Kuti muphunzire momwe machitidwe awiri osinthira kutentha amagwirira ntchito, gawoli limakonza ndikuwonetsa mapindikidwe a kutentha m'malo atatu osankhidwa.MH reactor yokhala ndi HCHE kuchokera ku kesi 3 inasankhidwa kuti ifanane ndi MH riyakitala yomwe ili ndi SCHE ngati 4 chifukwa imakhala ndi mphamvu ya MH yosalekeza ndi voliyumu ya chitoliro.Zomwe zimagwiritsidwa ntchito poyerekezera izi zinali kutentha koyambirira kwa 573 K ndi kuthamanga kwa 1.8 MPa.Pa mkuyu.5a ndi 5b akuwonetsa malo onse atatu osankhidwa a mbiri ya kutentha muzochitika 3 ndi 4, motsatira.Pa mkuyu.5c imawonetsa mawonekedwe a kutentha ndi kusanjikiza kwa 20,000 s wa haidrojeni.Malinga ndi mzere 1 mkuyu.Izi zimabweretsa kuchuluka kwa haidrojeni kuzungulira dera lino.Komabe, kugwiritsa ntchito ma SCHE awiri kumapangitsa kuti pakhale kusanjika kwakukulu.Mayankho ofulumira a kinetic adapezeka kuzungulira dera la HTF ngati 4. Kuonjezera apo, chiwerengero chachikulu cha 100% chinapezekanso m'dera lino.Kuchokera pamzere 2 womwe uli pakati pa riyakitala, kutentha kwa mlandu 4 ndikotsika kwambiri kuposa kutentha kwa 3 m'malo onse kupatula pakati pa riyakitala.Izi zimabweretsa kuchuluka kwa haidrojeni pamilandu 4 kupatula dera lomwe lili pafupi ndi pakati pa riyakitala kutali ndi HTF.Komabe, kuchuluka kwa milandu 3 sikunasinthe kwambiri.Kusiyana kwakukulu kwa kutentha ndi ndende ya wosanjikiza kunawonedwa mu mzere 3 pafupi ndi khomo la GTS.Kutentha kwa wosanjikiza ngati 4 kunachepa kwambiri, zomwe zinachititsa kuti chiwerengero cha haidrojeni chikhale chapamwamba kwambiri m'dera lino, pamene mzere wa ndende ngati 3 udakali kusinthasintha.Izi ndichifukwa chakuchulukira kwa kutentha kwa SCHE.Tsatanetsatane ndi zokambirana za kuyerekezera kwa kutentha kwapakati pa MH wosanjikiza ndi chitoliro cha HTF pakati pa mlandu 3 ndi mlandu 4 amaperekedwa mu gawo lowonjezera.
Kutentha kwambiri ndi ndende ya bedi pamalo osankhidwa muzitsulo zachitsulo za hydride reactor.(a) Malo osankhidwa a mlandu wa 3, (b) Malo osankhidwa a mlandu wa 4, ndi (c) Kutentha kwa kutentha ndi kusanjika kwapadera m'malo osankhidwa pambuyo pa 20,000 s kuti atengere hydrogen muzochitika 3 ndi 4.
Pa mkuyu.Chithunzi 6 chikuwonetsa kuyerekezera kwa kutentha kwa bedi (onani mkuyu 6a) ndi ndende ya hydrogen (onani mkuyu 6b) kuti atenge HCH ndi SHE.Zitha kuwoneka kuchokera pachithunzichi kuti kutentha kwa MG wosanjikiza kumachepa kwambiri chifukwa cha kuwonjezeka kwa kutentha kwa kutentha.Kuchotsa kutentha kwina kumapangitsa kuti mpweya wa haidrojeni ukhale wokwera kwambiri.Ngakhale masinthidwe awiri osinthira kutentha ali ndi ma voliyumu ofanana poyerekeza ndi kugwiritsa ntchito HCHE monga Njira 3, nthawi ya SCHE yotengera hydrogen yotengera Option 4 idachepetsedwa kwambiri ndi 59%.Kuti mufufuze mwatsatanetsatane, madontho a haidrojeni pazigawo ziwiri za kutentha kwa kutentha akuwonetsedwa ngati zodzipatula mu Chithunzi 7. Chithunzichi chikuwonetsa kuti pazochitika zonsezi, haidrojeni imayamba kutengedwa kuchokera pansi pafupi ndi cholowera cha HTF.Zowonjezereka zapamwamba zinapezeka m'dera la HTF, pamene zochepetsera zochepa zinkawoneka pakati pa MH reactor chifukwa cha mtunda wake kuchokera ku kutentha kwa kutentha.Pambuyo pa 10,000 s, ndende ya haidrojeni mu 4 imakhala yochuluka kwambiri kuposa 3. Pambuyo pa masekondi a 20,000, pafupifupi ndende ya haidrojeni mu riyakitala yakwera kufika 90% ngati 4 poyerekeza ndi 50% ya hydrogen ngati 3. Izi zikhoza kukhala chifukwa mpaka kuzizira koyenera kophatikiza ma SCHE awiri, zomwe zimapangitsa kuti kutentha kwapakati pa MH kukhale kochepa.Chifukwa chake, kupanikizika kowonjezereka kumagwera mkati mwa MG wosanjikiza, zomwe zimatsogolera ku kuyamwa mwachangu kwa haidrojeni.
Mlandu wa 3 ndi Mlandu wa 4 Kuyerekeza kwa kutentha kwa bedi ndi kuchuluka kwa haidrojeni pakati pa masinthidwe awiri osinthira kutentha.
Kuyerekeza kwa ndende ya haidrojeni pambuyo pa 500, 2000, 5000, 10000 ndi 20000 s pambuyo poyambira kuyamwa kwa haidrojeni mu nkhani 3 ndi 4.
Table 5 ikufotokoza mwachidule nthawi yomwe hydrogen imatengedwa pazochitika zonse.Kuphatikiza apo, tebulo likuwonetsanso nthawi ya kuyamwa kwa haidrojeni, yomwe imawonetsedwa ngati peresenti.Peresenti iyi imawerengedwa kutengera nthawi yoyamwa ya Mlandu 1. Kuchokera pa tebulo ili, nthawi yoyamwa ya MH reactor pogwiritsa ntchito HCHE ndi pafupi 45,000 mpaka 46,000 s, ndipo nthawi yoyamwitsa kuphatikizapo SCHE ili pafupi 18,000 mpaka 19,000 s.Poyerekeza ndi Mlandu 1, nthawi yoyamwitsa mu Mlandu 2 ndi Mlandu 3 idachepetsedwa ndi 1.6% ndi 2.7% motsatira.Mukamagwiritsa ntchito SCHE m'malo mwa HCHE, nthawi yoyamwa idachepetsedwa kwambiri kuchokera pa 4 mpaka 6, kuchokera pa 58% mpaka 61%.Zikuwonekeratu kuti kuwonjezera kwa SCHE ku MH reactor kumapangitsa kuti mayamwidwe a haidrojeni azitha bwino komanso ntchito ya MH reactor.Ngakhale kuyika kwa chotenthetsera kutentha mkati mwa MH reactor kumachepetsa mphamvu yosungirako, lusoli limapereka kusintha kwakukulu kwa kutentha kwa kutentha poyerekeza ndi matekinoloje ena.Komanso, kuchepa kwa phula kumawonjezera kuchuluka kwa SCHE, zomwe zimapangitsa kuchepa kwa kuchuluka kwa MH.Pankhani ya 6 yokhala ndi SCHE yochuluka kwambiri, mphamvu ya MH volumetric inachepetsedwa ndi 5% poyerekeza ndi mlandu wa 1 wokhala ndi voliyumu yotsika kwambiri ya HCHE.Kuphatikiza apo, pakuyamwa, mlandu wa 6 udawonetsa magwiridwe antchito mwachangu komanso bwino ndikuchepetsa 61% munthawi yoyamwa.Chifukwa chake mlandu wa 6 unasankhidwa kuti ufufuzenso pakuwunika kwamalingaliro.Tiyenera kukumbukira kuti nthawi yayitali ya haidrojeni imagwirizanitsidwa ndi thanki yosungiramo yomwe ili ndi mphamvu ya MH pafupifupi 2000 cm3.
Zomwe zimagwiritsidwa ntchito panthawiyi ndizofunika kwambiri zomwe zimakhudza kapena kusokoneza ntchito ya MH reactor pansi pa zochitika zenizeni.Phunziroli likuwona kusanthula kwachidziwitso kuti mudziwe zoyenera zoyamba zogwiritsira ntchito makina a MH osakanikirana ndi SCHE, ndipo gawoli likufufuza magawo anayi akuluakulu ogwiritsira ntchito potengera kusinthika kwabwino kwa reactor pazochitika za 6. Zotsatira za zochitika zonse zogwirira ntchito zikuwonetsedwa mu Chithunzi 8.
Zithunzi za ndende ya haidrojeni pansi pazikhalidwe zosiyanasiyana zogwirira ntchito mukamagwiritsa ntchito chosinthira kutentha chokhala ndi koyilo ya theka-cylindrical.(a) kuthamanga kwa katundu, (b) kutentha kwa bedi koyamba, (c) nambala ya Reynolds yozizirira, ndi (d) kutentha kolowera kozizira.
Kutengera kutentha koyambira kosalekeza kwa 573 K ndi kutsika koziziritsa kozizira ndi chiwerengero cha Reynolds cha 14,000, zovuta zinayi zotsatsira zidasankhidwa: 1.2 MPa, 1.8 MPa, 2.4 MPa, ndi 3.0 MPa.Pa mkuyu.8a ikuwonetsa zotsatira za kutsitsa kuthamanga ndi SCHE pa ndende ya haidrojeni pakapita nthawi.Nthawi ya mayamwidwe imachepa ndi kuchuluka kwa kuthamanga kwa katundu.Kugwiritsa ntchito mphamvu ya hydrogen ya 1.2 MPa ndiye vuto lalikulu kwambiri la mayamwidwe a haidrojeni, ndipo nthawi yoyamwitsa imadutsa 26,000 s kuti ikwaniritse 90% mayamwidwe a haidrojeni.Komabe, kuthamanga kwapamwamba kwambiri kunapangitsa kuti 32-42% ichepetse nthawi yoyamwa kuchokera ku 1.8 mpaka 3.0 MPa.Izi zimachitika chifukwa cha kuthamanga kwapamwamba koyambirira kwa haidrojeni, zomwe zimapangitsa kusiyana kwakukulu pakati pa kukakamiza kofanana ndi kukakamizidwa kogwiritsidwa ntchito.Chifukwa chake, izi zimapanga mphamvu yayikulu yoyendetsera ma hydrogen uptake kinetics.Pa nthawi yoyamba, mpweya wa haidrojeni umalowa mwachangu chifukwa cha kusiyana kwakukulu pakati pa kukakamiza kofanana ndi kukakamizidwa kogwiritsidwa ntchito57.Pakuthamanga kwa 3.0 MPa, 18% haidrojeni inasonkhanitsidwa mofulumira m'masekondi 10 oyambirira.Hydrogen idasungidwa mu 90% ya ma reactors pomaliza kwa 15460s.Komabe, pakuthamanga kwa 1.2 mpaka 1.8 MPa, nthawi yoyamwitsa inachepetsedwa kwambiri ndi 32%.Zokakamiza zina zapamwamba sizinakhudze kuwongolera nthawi zamayamwidwe.Chifukwa chake, tikulimbikitsidwa kuti kukakamiza kotsitsa kwa MH-SCHE riyakitala kukhala 1.8 MPa.Gawo lowonjezera likuwonetsa ma contours a hydrogen pazovuta zosiyanasiyana zonyamula pa 15500 s.
Kusankhidwa kwa kutentha koyenera koyambirira kwa MH reactor ndi chimodzi mwa zifukwa zazikulu zomwe zimakhudza ndondomeko ya hydrogen adsorption, chifukwa imakhudza mphamvu yoyendetsera kayendedwe ka hydride.Kuti muphunzire zotsatira za SCHE pa kutentha koyambirira kwa MH riyakitala, kutentha zinayi zosiyana zinasankhidwa pa kukakamiza kosalekeza kwa 1.8 MPa ndi chiwerengero cha Reynolds cha 14,000 HTF.Pa mkuyu.Chithunzi 8b chikuwonetsa kuyerekezera kwa kutentha koyambira kosiyanasiyana, kuphatikiza 473K, 523K, 573K, ndi 623K.M'malo mwake, kutentha kukakhala kopitilira 230 ° C kapena 503K58, aloyi ya Mg2Ni imakhala ndi magwiridwe antchito pamayamwidwe a haidrojeni.Komabe, pa mphindi yoyamba ya jakisoni wa hydrogen, kutentha kumakwera kwambiri.Chifukwa chake, kutentha kwa MG wosanjikiza kudzaposa 523 K. Choncho, mapangidwe a hydrides amathandizira chifukwa cha kuchuluka kwa mayamwidwe53.Kuchokera mkuyu.Zitha kuwoneka kuchokera mkuyu 8b kuti haidrojeni imatengedwa mofulumira pamene kutentha koyambirira kwa gawo la MB kumachepa.Kupanikizika kwapang'onopang'ono kumachitika pamene kutentha koyambirira kumatsika.Kusiyana kwakukulu pakati pa kukakamiza kofanana ndi kukakamizidwa kogwiritsidwa ntchito, kufulumira kwa kuyamwa kwa haidrojeni.Pa kutentha koyambirira kwa 473 K, haidrojeni imatengedwa mwachangu mpaka 27% pamasekondi 18 oyamba.Kuonjezera apo, nthawi yoyamwitsa inachepetsedwanso kuchokera ku 11% mpaka 24% pa kutentha kochepa koyambirira poyerekeza ndi kutentha koyambirira kwa 623 K. Nthawi yoyamwitsa pa kutentha kochepa kwambiri kwa 473 K ndi 15247 s, yomwe ili yofanana ndi yabwino kwambiri. Kuthamanga kwapang'onopang'ono, komabe, kuchepa kwa kutentha kwa riyakitala koyambirira kumabweretsa kuchepa kwa hydrogen yosungirako mphamvu.Kutentha koyambirira kwa riyakitala ya MN kuyenera kukhala osachepera 503 K53.Kuonjezera apo, pa kutentha koyambirira kwa 573 K53, mphamvu yosungiramo haidrojeni yochuluka ya 3.6 wt% ingapezeke.Pankhani ya mphamvu yosungiramo haidrojeni ndi nthawi yoyamwa, kutentha pakati pa 523 ndi 573 K kumafupikitsa nthawi ndi 6% yokha.Choncho, kutentha kwa 573 K kumaperekedwa ngati kutentha koyambirira kwa MH-SCHE reactor.Komabe, zotsatira za kutentha koyambirira pa njira yoyamwitsa sizinali zofunikira kwambiri poyerekeza ndi kuthamanga kwa katundu.Gawo lowonjezera likuwonetsa ma contours a hydrogen ndende pa kutentha koyambirira kosiyanasiyana pa 15500 s.
Kuthamanga kwake ndi chimodzi mwazinthu zazikulu za hydrogenation ndi dehydrogenation chifukwa zingakhudze chipwirikiti ndi kuchotsa kutentha kapena kulowetsa pa hydrogenation ndi dehydrogenation59.Kuthamanga kwakukulu kumapangitsa kuti pakhale chipwirikiti ndikupangitsa kuti madzimadzi azithamanga kwambiri kudzera mu machubu a HTF.Izi zipangitsa kuti kutentha kuzitha mwachangu.Mayendedwe osiyanasiyana olowera a HTF amawerengedwa potengera manambala a Reynolds a 10,000, 14,000, 18,000, ndi 22,000.Kutentha koyambirira kwa MG wosanjikiza kunakhazikitsidwa pa 573 K ndi kuthamanga kwa 1.8 MPa.Zotsatira zake mkuyu.8c ikuwonetsa kuti kugwiritsa ntchito nambala yapamwamba ya Reynolds kuphatikiza ndi SCHE kumabweretsa chiwopsezo chokwera.Pamene chiwerengero cha Reynolds chikuwonjezeka kuchokera 10,000 mpaka 22,000, nthawi yoyamwitsa imachepa ndi 28-50%.Nthawi yoyamwa pa Reynolds nambala ya 22,000 ndi masekondi 12,505, omwe ndi ocheperako poyerekeza ndi kutentha koyambira koyambira ndi kupsinjika.Ma contours a haidrojeni a manambala osiyanasiyana a Reynolds a GTP pa 12500 s aperekedwa mu gawo lowonjezera.
Zotsatira za SCHE pa kutentha koyambirira kwa HTF zimawunikidwa ndikuwonetsedwa mkuyu 8d.Pa kutentha koyamba kwa MG kwa 573 K ndi kuthamanga kwa hydrogen 1.8 MPa, kutentha koyamba kunasankhidwa kuti kufufuze izi: 373 K, 473 K, 523 K, ndi 573 K. 8d imasonyeza kuchepa kwa kutentha kwa ozizira. polowera kumabweretsa kuchepa kwa nthawi ya mayamwidwe.Poyerekeza ndi nkhani yoyambira ndi kutentha kwa 573 K, nthawi yoyamwitsa inachepetsedwa ndi pafupifupi 20%, 44% ndi 56% chifukwa cha kutentha kwa 523 K, 473 K ndi 373 K, motsatira.Pa 6917 s, kutentha koyamba kwa GTF ndi 373 K, ndende ya haidrojeni mu riyakitala ndi 90%.Izi zitha kufotokozedwa ndi kupititsa patsogolo kutentha kwapakati pakati pa MG wosanjikiza ndi HCS.Kutentha kwapang'ono kwa HTF kumawonjezera kutentha ndipo kumapangitsa kuti ma hydrogen achuluke.Pakati pa magawo onse ogwiritsira ntchito, kuwongolera magwiridwe antchito a MH-SCHE riyakitala powonjezera kutentha kwa HTF inali njira yabwino kwambiri, popeza nthawi yomaliza ya mayamwidwe inali yosakwana 7000 s, pomwe nthawi yayifupi kwambiri ya njira zina inali yochulukirapo. kuposa 10000s.Ma contours a haidrojeni amawonetsedwa kutentha koyambirira kwa GTP kwa 7000 s.
Kafukufukuyu akupereka kwa nthawi yoyamba chowotcha chatsopano cha semi-cylindrical coil chophatikizidwa mugawo losungiramo zitsulo za hydride.Kuthekera kwa dongosolo lokonzekera kuyamwa hydrogen kunafufuzidwa ndi masinthidwe osiyanasiyana a chotenthetsera kutentha.Chikoka cha magawo ogwiritsira ntchito pakusinthana kwa kutentha pakati pa chitsulo cha hydride wosanjikiza ndi choziziritsa kuzizira chinafufuzidwa kuti tipeze mikhalidwe yabwino yosungiramo ma hydrides achitsulo pogwiritsa ntchito chowotcha chatsopano.Zotsatira zazikulu za kafukufukuyu zikufupikitsidwa motere:
Ndi semi-cylindrical koyilo kutentha exchanger, kutentha kusamutsa ntchito bwino chifukwa ali ndi yunifolomu kutentha kugawa mu magnesium wosanjikiza riyakitala, kuchititsa mulingo wabwinoko mayamwidwe wa haidrojeni.Kupatula kuti voliyumu ya chubu chosinthira kutentha ndi chitsulo cha hydride sichinasinthidwe, nthawi yoyamwitsa imachepetsedwa kwambiri ndi 59% poyerekeza ndi ochiritsira ochiritsira ochiritsira kutentha kwa koyilo.
Nthawi yotumiza: Jan-15-2023