收藏本站
《武汉理工大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

碳基储氢材料多孔结构中传输与吸附的模拟与优化

童亮  
【摘要】: 碳基储氢材料吸附储氢是近几年来出现的新型储氢方法。由于其具有安全可靠、储氢容器重量轻、形状选择余地大和储氢效率高等特点而成为当前储氢材料开发和研究的热点。碳基储氢材料吸附储氢是在中低温、中高压下利用高比表面积的碳基材料做为吸附剂的吸附储氢技术。本文主要运用计算流体动力学软件Fluent探索碳基储氢材料多孔结构中的传输与吸附机理,模拟传输与吸附过程,实现优化设计。 文章首先研究在大温度大压力范围内的微孔体积填充吸附模型(Dubinin-Astakhov模型),以加拿大三河城魁北克大学氢能研究所的实验数据为依据对模型进行拟合,得出碳基储氢材料在大温度大压力范围内的绝对吸附等温线和过剩吸附等温线。 然后,从质量守恒、能量守恒和动量守恒的角度研究碳基储氢材料多孔结构中的流动与传热模型,得出在模拟充气吸附过程中的质量源项、能量源项和动量源项。以动量守恒为基础,模拟碳基储氢材料多孔结构中的流动,研究粘性阻力和惯性阻力对流体流经多孔介质的影响。 在前面几章的基础上运用Fluent软件对活性炭填充储氢罐的充气过程进行模拟,求解密度、温度、压力以及吸附量的动态分布,并与相关的实验结果进行对比验证。结果表明模拟结果与实验结果吻合,在模型的温度分布中,中心区域的温度较高,周边区域的温度较低。除了入口处,模型其余位置的温度均是先增大后降低,导致中心区域的氢气吸附量较少,周边区域氢气的吸附量较多。计算结果还表明在储氢体积相差三倍的情况下,吸附和压缩所储存的氢气的重量只相差约1.5g,表明吸附储氢具有很大的优势。 最后,分别从充气质量流率、传热条件及散热方式、储氢罐模型尺寸等参数研究其对充气过程的影响,结果表明充气过程较平缓有利于减小储氢罐中最高温度的产生,影响整个模型温度的关键是吸附床的导热系数,使用较小或较大半径与长度比的储氢罐有利于热量的散出。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.4

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 朱永国;张沛龙;葛静;;金属氢化物储氢器内部传热传质优化分析[J];气体分离;2013年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 叶锋;碳基储氢材料多孔结构中传输与吸附的多尺度模拟[D];武汉理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 刘鑫;车辆燃油蒸发控制技术及炭罐内流场数值模拟研究[D];武汉理工大学;2011年
2 彭荣;多孔材料吸附储氢的CFD模拟与优化[D];武汉理工大学;2012年
3 李千;低温吸附储氢系统的仿真与优化[D];武汉理工大学;2012年
4 童亮;低温吸附储氢的CFD模拟与优化[D];武汉理工大学;2012年
5 刘腾;汽油机新型HC吸附器吸附机理研究[D];湖南大学;2012年
6 胡敏;多孔材料储氢的有限元模拟与优化[D];武汉理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张立波,程锦荣,赵力,黄德才;碳纳米管储氢的计算机模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年02期
2 任学佑;质子交换膜燃料电池的进展与前景[J];电池;2003年06期
3 徐炽焕;日本质子交换膜燃料电池开发动向[J];电池工业;2005年04期
4 郑青榕,顾安忠,杨晓东,鲁雪生;碳纳米管低温吸附储氢特性的密度泛函理论(DFT)研究[J];低温与特气;2001年06期
5 燕希强,侯明,程海波,罗晓宽,衣宝廉;大功率燃料电池运行条件的研究[J];电源技术;2005年06期
6 孙佰文,李丹,徐洪峰,戚鹏,林治银,赵恩介;常压空气质子交换膜燃料电池[J];电源技术;2005年06期
7 任学佑;质子交换膜燃料电池的研究进展[J];中国工程科学;2005年01期
8 卢向前;张学青;;能源:在经济增长与环境保护中寻找平衡——解读《BP世界能源统计2007》[J];国际石油经济;2007年07期
9 付正芳,赵有中,王曙中,王庆瑞;碳基吸附储氢材料[J];高科技纤维与应用;2004年03期
10 尚福亮;杨海涛;韩海涛;;多孔吸附储氢材料研究进展[J];化工时刊;2006年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁兴红,程锦荣,黄德财,赵力,张立波,赵敏,戴磊;碳纳米管物理吸附储氢的势能效应与空间效应[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年03期
2 程锦荣,戴磊,赵敏,丁锐,黄德财;碳纳米管阵列储氢的物理吸附特性[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年06期
3 张立波,程锦荣,赵力,黄德才;碳纳米管储氢的计算机模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年02期
4 王积森;张洪云;张国松;孙金全;刘美淋;;分子模拟中碳纳米管模型建立原理分析[J];微纳电子技术;2006年11期
5 范韬;;质子交换膜燃料电池及其在电动汽车上的应用[J];北京汽车;2009年04期
6 寇建章;颗粒增强高分子聚合物耐磨涂层的优化设计模型[J];表面技术;2005年01期
7 贾秋红;韩明;邓斌;张财志;廖林清;;小功率PEMFC移动式电源的箱体结构和造型设计[J];包装工程;2011年24期
8 吴跃辉;罗来涛;刘伟;;溶胶-凝胶燃烧法合成多孔La_(0.95)Sr_(0.05)Ni_(0.05)Co_(0.95)O_3的研究[J];江西师范大学学报(自然科学版);2006年05期
9 李鸽;;储氢碳纳米管复合材料性能及其应用[J];成都纺织高等专科学校学报;2006年01期
10 洪昕林,张高勇,杨恒权,朱银燕;介孔锰氧复合物的表面活性剂模板合成与孔结构分析[J];日用化学工业;2002年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 辜敏;鲜学福;杜云贵;;电场作用下煤吸附甲烷的势模型[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
2 张拴勤;王珏;周斌;蒋伟阳;赖珍荃;陈玲燕;;碳气凝胶的纳米多孔微结构研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
3 熊济时;肖金生;潘牧;袁润章;;不同截面流场的质子交换膜燃料电池模拟[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
4 杜巍;徐元;黄成德;;Pt-TiO_2/C复合催化剂的制备及其电化学性能测试[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
5 赵丽娟;秦勇;;深部煤层含气性及其地质控因[A];煤层气勘探开发理论与技术——2010年全国煤层气学术研讨会论文集[C];2010年
6 张超;鲁雪生;顾安忠;;氢在碳纳米纤维中吸附的计算机模拟研究[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
7 熊济时;肖金生;潘牧;袁润章;;不同截面流场的质子交换膜燃料电池模拟[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
8 刘啸锋;马光;李银娥;姜婷;郑晶;;储氢材料的研究与进展[A];第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
9 杨晓东;顾安忠;;车用天然气的吸附式存储[A];天然气分离与液化技术研讨会论文汇编[C];2000年
10 丁铸;李虹燕;董必钦;邢锋;;磷铝酸盐水泥材料的抗渗性及孔隙特征的研究[A];特种混凝土与沥青混凝土新技术及工程应用[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨敏建;镁基储氢材料的制备及对二硫化碳、噻吩的加氢性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年
3 林海丹;磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
4 秦湘灵;可再生能源发电政策与环境效益分析方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
5 康文君;碳及碳基复合材料的可控合成、表征与性能研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 林震;水基火箭推进系统空间性能研究[D];北京航空航天大学;2011年
7 叶锋;碳基储氢材料多孔结构中传输与吸附的多尺度模拟[D];武汉理工大学;2011年
8 齐朝晖;化学吸附式制冷系统的数值模拟和实验研究[D];湖南大学;2002年
9 吕昌忠;新型四塔变压吸附提纯氢气过程研究[D];天津大学;2003年
10 孔凡志;纳米碳管和氧化物一维功能纳米材料的制备与表征[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马怀营;镁储氢性能影响因素的研究[D];山东科技大学;2010年
2 王雅雯;碳纳米管储氢性能的第一原理研究[D];中国海洋大学;2010年
3 江晓霞;毛细冷凝存在下多孔颗粒内部有效扩散系数的测定[D];华东理工大学;2011年
4 李培;蒙东褐煤热压脱水机理与经济性研究[D];浙江大学;2011年
5 李慧;用于氢化物复合储氢器和高压氢化物压缩器的储氢合金研究[D];浙江大学;2010年
6 刘述丽;Metal(Li和Mg)-N-H储氢材料的制备工艺及性能研究[D];沈阳师范大学;2011年
7 姚聪;质子交换膜燃料电池内趋肤效应模拟研究[D];武汉理工大学;2011年
8 包雅洁;交联型全芳香聚酰亚胺的合成及性能研究[D];大连理工大学;2011年
9 刘志坚;船舶尾气吸附式制冷冰机的性能研究[D];大连海事大学;2011年
10 王洪喆;碳纳米管的制备及吸附特性研究[D];辽宁师范大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张立波,程锦荣,赵力,黄德才;碳纳米管储氢的计算机模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年02期
2 许涛;过学迅;;FLUENT在汽车工业中的应用[J];北京汽车;2006年05期
3 姜国华;郝汝林;麦瑞礼;;我国轻型汽车排放标准的发展历程[J];交通节能与环保;2008年01期
4 周理;碳基材料吸附储氢原理及规模化应用前景[J];材料导报;2000年03期
5 杨骏兵,凌立成,刘朗;利用聚合物共混法对活性炭材料的孔径分布进行控制的原理和方法[J];材料导报;2000年04期
6 郑倩;徐绘;崔元靖;钱国栋;;金属-有机框架物(MOFs)储氢材料研究进展[J];材料导报;2008年11期
7 詹亮,李开喜,朱星明,宋燕,吕春祥,凌立成;超级活性炭储氢性能研究[J];材料科学与工程;2002年01期
8 郭伊均,陈盛梁;汽车排气污染及控制对策[J];重庆环境科学;1997年03期
9 钱国刚,许忠厚,孙大立;汽车燃油蒸发排放控制的发展方向[J];车用发动机;2003年02期
10 翟林;;摩托车空气净化器碳罐壳底注塑模的设计[J];电加工与模具;2010年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 蔡皓;三效催化转化器长寿低排放机理及性能优化研究[D];湖南大学;2010年
2 叶锋;碳基储氢材料多孔结构中传输与吸附的多尺度模拟[D];武汉理工大学;2011年
3 员美娟;多孔介质中流体的若干流动特性研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李景波;汽油车用炭罐的性能测试方法及性能研究[D];清华大学;2004年
2 王程;汽车燃油蒸发污染物排放测试及控制技术研究[D];南京理工大学;2005年
3 张建霞;汽车尾气排放控制前置催化剂及HC捕获剂的研究[D];北京工业大学;2006年
4 朱杰;多孔介质内的相变传热传质过程研究[D];大连理工大学;2006年
5 汪志华;金属有机介孔材料储氢性能的研究[D];北京化工大学;2007年
6 程绍娟;金属有机骨架配合物MOF-5的合成及其储氢性能研究[D];太原理工大学;2007年
7 付铁强;欧Ⅲ蒸发排放研究[D];吉林大学;2007年
8 栾茜茜;高速气体燃烧器的数值模拟[D];天津大学;2007年
9 刘文艺;汽油机冷启动工况下碳氢排放的数值研究[D];河南科技大学;2008年
10 秦勇;汽油饱和蒸气吸附回收用活性炭的结构修饰研究[D];中国石油大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李岳林;何兴;吴钢;董世涛;何江涛;;车辆活性碳罐三维数值模拟研究[J];汽车工程学报;2012年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 彭荣;多孔材料吸附储氢的CFD模拟与优化[D];武汉理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周理;碳基材料吸附储氢原理及规模化应用前景[J];材料导报;2000年03期
2 詹亮,李开喜,朱星明,宋燕,吕春祥,凌立成;超级活性炭储氢性能研究[J];材料科学与工程;2002年01期
3 范月英,刘敏,廖彬,吕曼琪,苏革,成会明;纳米炭纤维的储氢性能初探[J];材料研究学报;1999年03期
4 于景荣,邢丹敏,刘富强,刘建国,衣宝廉;燃料电池用质子交换膜的研究进展[J];电化学;2001年04期
5 葛善海,衣宝廉,张华民;质子交换膜燃料电池模型研究进展[J];电化学;2002年04期
6 郑青榕,顾安忠,杨晓东,鲁雪生;碳纳米管低温吸附储氢特性的密度泛函理论(DFT)研究[J];低温与特气;2001年06期
7 张海峰,侯明,洪有陆,林治银,唐倩,焦玉野,衣宝廉,张华民;千瓦级质子交换膜燃料电池[J];电源技术;2003年04期
8 胡里清,李拯,夏建伟,吴忻,傅明竹;30kW高比功率质子交换膜燃料电池堆研制[J];电源技术;2003年04期
9 袁华堂,冯艳,乔林军,刘强,王一菁;石墨包覆对含Ti、Zr镁基合金性能的影响[J];电源技术;2004年04期
10 衣宝廉;燃料电池现状与未来[J];电源技术;1998年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戚震中;吕曼祺;熊良钺;;国外储氢材料研究现状[J];稀有金属;1980年01期
2 高恩庆,杨化乐;镧镍铁锰吸氢合金的化学法制备[J];辽宁化工;1996年04期
3 张海峰,王爱民,丁炳哲,胡壮麒,李文;难活化储氢材料TiFe合金的表面改性[J];材料科学与工艺;1999年02期
4 赵国亮,张文丛,房文斌,王尔德;镁基储氢复合材料放氢过程相转变速率研究[J];粉末冶金技术;2005年01期
5 房文斌,张文丛,于振兴,王尔德;镁基储氢材料颗粒尺寸对吸放氢动力学性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2005年07期
6 ;编辑导语[J];中国材料进展;2009年05期
7 ;包头稀土研究院国际合作项目“新型稀土储氢材料在MH-空气蓄电池中的应用研究”通过验收[J];稀土;2009年06期
8 陈秀娟,刘学龙,夏天东,刘天佐,赵文军;镁基储氢材料研究现状[J];材料开发与应用;2004年06期
9 张军平;王乃兴;汪武卫;赵嘉;王桂霞;唐石;;富勒烯氢化物的合成研究进展[J];有机化学;2006年07期
10 熊玮;秦丽雅;;国际合作项目“新型稀土储氢材料在MH-空气蓄电池中的应用研究”通过验收[J];稀土信息;2009年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李星国;谢镭;曲江兰;李瑶琦;张旋州;杨均智;;纳米结构储氢材料的合成和性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 孙立贤;张箭;宋莉芳;刘淑生;姜春红;司晓亮;焦成丽;王爽;徐芬;李芬;;新型储氢材料的热力学与动力学研究[A];中国化学会第十五届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要[C];2010年
3 唐仁衡;王英;肖方明;孙泰;;质子交换膜燃料电池用金属氢化物储氢罐的研究进展[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
4 崔萍;顿志凌;叶萌;陶然;蓝海平;张振宇;;Ca_(32)C_(60)团簇的储氢研究[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
5 任永强;曾洪宇;刘冰;陈鏖;;PCTPro-2000气体吸附分析仪在储氢材料研发中的应用[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年
6 王平;;以车载储氢为目标的储氢材料研究进展[A];第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
7 刘啸锋;马光;李银娥;姜婷;郑晶;;储氢材料的研究与进展[A];第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
8 李明月;成丽苹;张雪英;孟令鹏;;Zr掺杂Mg_2Ni储氢材料表面的量子化学研究[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
9 巴志新;李李泉;;储氢材料镁镍合金Mg_2NiH_4氢化燃烧合成[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
10 任建伟;廖世军;刘军民;;贵金属或过渡金属修饰的纳米碳管储氢材料[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 辛晓;储氢技术:将敲开氢经济大门[N];中国化工报;2011年
2 王玲;大连化物所储氢材料研究获进展[N];中国化工报;2009年
3 记者 姚耀;氨硼烷化合物成储氢材料新星[N];中国化工报;2009年
4 刘霞;基于有机材料的新储氢方法简单环保[N];科技日报;2011年
5 ;储氢材料[N];科技日报;2003年
6 羽佳;储氢材料 21世纪新能源的“储蓄所”[N];中国有色金属报;2002年
7 本报记者 柳方秀;让“明日之花”盛开得更加艳丽[N];中国冶金报;2010年
8 冯卫东;美用纳米重力计发掘新储氢材料[N];科技日报;2008年
9 李想;储能材料:有色金属扮主角[N];中国有色金属报;2006年
10 本报记者 李想;环保汽车——稀土金属新天地[N];中国有色金属报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董琪;基于金属有机碳化物的储氢材料的理论研究[D];吉林大学;2010年
2 叶锋;碳基储氢材料多孔结构中传输与吸附的多尺度模拟[D];武汉理工大学;2011年
3 郭军;储氢材料的第一性原理研究[D];中南大学;2011年
4 李明;纳米结构储氢材料的计算研究与设计[D];南开大学;2010年
5 马建丽;两类无机储氢材料的制备、表征及其储氢性能研究[D];南开大学;2012年
6 郭艳华;几种低维储氢材料的结构设计和性能预测[D];南京大学;2013年
7 王建川;几个化学储氢材料中缺陷形成、扩散和H_2解离的第一原理研究[D];中南大学;2012年
8 李闯;高容量储氢材料LiBH_4及其有关相解氢性能和表面特性的计算研究[D];湖南大学;2012年
9 时斌;Mg(BH_4)_2储氢材料掺杂改性的第一性原理研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 董华;几类高比能储氢储锂材料的应用基础研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 温雯;车用金属储氢系统热仿真及热控制策略研究[D];北京交通大学;2011年
2 马占林;氢分子在B_nAl_(24-n)N_(24)(n=24,12,0)笼上的吸附[D];西北师范大学;2013年
3 张同环;镁基储氢材料与噻吩反应影响因素的研究[D];山东科技大学;2011年
4 郑艳艳;(C_(6- n)B_nH_6)M团簇储氢材料结构与性质的第一性原理研究[D];山西师范大学;2012年
5 郑艳艳;(C_(6-n)B_nH_6)M团簇储氢材料结构与性质的第一性原理研究[D];山西师范大学;2012年
6 刘艳;活性炭吸附储氢过程的热力学分析与模拟[D];武汉理工大学;2010年
7 赵晓宇;组成和催化剂对Li-Mg-N-H体系储氢材料性能的影响[D];沈阳师范大学;2013年
8 刘春华;储氢材料Mg_2Ni及其氢化物的第一性原理研究[D];江西师范大学;2011年
9 刘敏;反应球磨法制备镁基复相储氢材料的研究[D];太原科技大学;2013年
10 王晓华;K-B-H系储氢材料的第一性原理研究[D];山西师范大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026