鎂-氫化鎂系統(tǒng)蓄放熱過程綜合分析.pdf

1、隨著化石燃料儲量的日益減少和溫室氣體效應(yīng)的日趨嚴(yán)重,未來的能源結(jié)構(gòu)勢必將主要由太陽能、風(fēng)能、海洋能和地?zé)崮艿瓤稍偕茉礃?gòu)成。然而可再生能源普遍具有供應(yīng)不連續(xù),能量密度偏低等局限。因此為了解決能源供需之間不匹配的矛盾,并且提高可再生能源的利用效率,必須大力發(fā)展先進(jìn)的能源儲存技術(shù)。
　　本文所針對的鎂/氫化鎂熱化學(xué)蓄熱系統(tǒng)是一種極具發(fā)展前景的蓄熱系統(tǒng)。氫化鎂中氫元素含量達(dá)到7.6wt％,是所有雙原子金屬氫化物中最高的,其相應(yīng)的蓄熱密度

2、達(dá)到了2814KJ/Kg MgH2。此外,鎂含量豐富,價格低廉,毒性低,因此得到了較為廣泛的研究。
　　本文以鎂/氫化鎂系統(tǒng)為研究對象,針對其蓄放熱過程建立二維數(shù)學(xué)模型,研究其非穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)過程,主要討論了反應(yīng)釜壁溫,氫氣壓力以及金屬泡沫的添加對反應(yīng)速率的影響;同時搭建了鎂/氫化鎂系統(tǒng)放熱反應(yīng)實驗臺,研究了反應(yīng)釜壁溫,氫氣壓力和鎂粉粒度對反應(yīng)速率的影響;最后利用同步熱分析儀對氫化鎂的分解過程進(jìn)行了研究。主要的研究結(jié)論總結(jié)如下:

3、r>　　(1)金屬泡沫的添加可以顯著的增加反應(yīng)床有效導(dǎo)熱系數(shù),且孔隙率越小,有效導(dǎo)熱系數(shù)越大。反應(yīng)床的熱傳遞能力是影響反應(yīng)性能的關(guān)鍵因素,添加孔隙率為0.92的金屬泡沫之后,反應(yīng)床熱傳遞能力大為提升,反應(yīng)時間縮短40%,放熱功率提升60%。
　　(2)添加金屬泡沫使系統(tǒng)的放熱總量減少,且針對不同溫度的冷卻流體,要合理選擇金屬泡沫的孔隙率,才能使系統(tǒng)放熱功率達(dá)到最大。
　　(3)對于放熱過程,存在最佳的壁面溫度,使得放熱速率達(dá)

4、到最快。過高或者過低的壁面溫度都將使得反應(yīng)床的溫度偏離理論上的最佳值,從而降低反應(yīng)速率。放熱過程中,反應(yīng)床的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)并非越大越好。對反應(yīng)床換熱能力的改善要結(jié)合具體的邊界溫度來進(jìn)行,最終目的是要確保反應(yīng)床的溫度盡可能接近最佳值。
　　(4)氫化鎂分解過程中,反應(yīng)床的熱量傳遞能力決定了系統(tǒng)的反應(yīng)速率,距離外壁越近則反應(yīng)越迅速。整個分解反應(yīng)由外壁向中心推進(jìn)。在一定程度內(nèi)提升壁溫和有效導(dǎo)熱系數(shù)都將加快反應(yīng)速率,但超過一定限度后,反應(yīng)速