本文選題：自動切換 + 氫化��； 參考：《西北大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在氫開發(fā)及應(yīng)用方面,金屬氫化物反應(yīng)器作為重要的反應(yīng)發(fā)生場所,近幾十年來,得到了很大的改進(jìn)和推廣。但由于氫化反應(yīng)和脫氫反應(yīng)操作條件不同,如不借助外界協(xié)助,絕大多數(shù)金屬氫化物反應(yīng)器均無法實(shí)現(xiàn)吸、放氫過程之間的自動轉(zhuǎn)換和自主循環(huán),由此可能在有吸、放氫交替循環(huán)需求的應(yīng)用中,尤其是在高頻次吸、放氫循環(huán)的過程中造成諸多不便以及引發(fā)一些安全問題。因此,本文分別基于“設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)”和“PLC自動控制”提出了兩種自動切換式解決方案,以達(dá)到各氣、液相通道的自動化合理啟閉和所有閥門之間的穩(wěn)定配合。本文完成了 aNi5與1H2發(fā)生吸、放氫反應(yīng)過程的數(shù)值模擬,得到了一定循環(huán)周期內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作條件上的優(yōu)化結(jié)果,并就金屬氫化物氫壓縮體系進(jìn)行了實(shí)用性探究。所獲結(jié)果如下:(1)本文探究了吸氫/解吸過程中操作溫度、供氫壓力與反應(yīng)耗時三者之間的關(guān)系,并分別擬合出了兩過程的三變量集成數(shù)學(xué)方程,為之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供數(shù)學(xué)依據(jù)。(2)在3MPa(20°C)/0.1MPa(80°C)的吸氫/脫氫條件下,吸、放氫循環(huán)過程的最優(yōu)初始反應(yīng)分率為0.07,其總循環(huán)時長為1287s。(3)本文獲得了最優(yōu)條件下四/六孔旋轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)參數(shù)。(4)氫壓縮體系中,分別在90°C和200°C下供熱脫氫,外接500ml的小型終端儲罐,8個循環(huán)后可分別獲得2.276MPa和12.24MPa的高壓氫氣;20(TC下分別連接500ml、1000ml及1500ml儲罐的氫壓縮系統(tǒng)最終氫壓分別達(dá)12.24MPa、9.72MPa和8.08MPa;此外,200°C下500rrmlH2儲罐的氫壓縮系統(tǒng)有預(yù)熱階段較沒有預(yù)熱階段的方案系統(tǒng)壓縮比更優(yōu),其所獲最終氫壓分別達(dá)12.24MPa和15.32MPa。此兩種吸、放氫自動切換方案可有序、可控地實(shí)現(xiàn)氫化/脫氫過程之間的自動切換,為具有該需求的場合提供便利,在氫能普及和應(yīng)用中體現(xiàn)出卓越的價值。
[Abstract]:Metal hydride reactor, as an important reaction place, has been greatly improved and popularized in recent decades in the development and application of hydrogen. However, due to the different operating conditions between hydrogenation and dehydrogenation, most metal hydride reactors cannot achieve absorption without the assistance of the outside world, and the automatic conversion and autonomous circulation between the hydrogen desorption processes may lead to absorption. In the application of alternate cycle of hydrogen desorption, especially in the process of high frequency absorption and desorption cycle, many inconvenience and some safety problems are caused. Therefore, based on "equipment structure improvement" and "PLC automatic control", two kinds of automatic switching solutions are put forward in this paper, in order to achieve the automatic and reasonable opening and closing of each gas and liquid phase channel and the stable cooperation between all valves. In this paper, the numerical simulation of adsorption and desorption reaction between aNi5 and 1H2 has been completed, and the optimized results of the equipment structure and operation conditions in a certain cycle period have been obtained, and the practicability of the metal hydride hydrogen compression system has been explored. The results obtained are as follows: (1) in this paper, the relationship among operating temperature, hydrogen supply pressure and reaction time in the process of hydrogen absorption / desorption is investigated, and the three-variable integrated mathematical equations of the two processes are fitted respectively. In order to provide the mathematical basis for structural optimization, we can absorb hydrogen and dehydrogenation under the condition of 3MPA ~ (20 擄C ~ (-1) / 0.1 MPA ~ (80 擄C). The optimum initial reaction rate of hydrogen release cycle is 0.07, and its total cycle time is 1287 s. 3. In this paper, the structure parameters of four / six hole rotating disk, I. e., hydrogen compression system, are obtained at 90 擄C and 200 擄C, respectively, under the optimum conditions, the dehydrogen is heated at 90 擄C and 200 擄C, respectively. After 8 cycles, the final hydrogen pressure of the hydrogen compression system attached to 500ml / 1000ml and 1500ml storage tank under high pressure hydrogen pressure of 2.276MPa and 12.24MPa respectively is 12.24 MPA and 9.72 MPA and 8.08 MPA, respectively, and the hydrogen compression system of 500rmlH2 tank at 200 擄C has pre-pressure, respectively, for a small terminal tank with external 500ml, and for the hydrogen compression system of 500rmlH2 tank at 200 擄C, the final hydrogen pressure of the hydrogen compression system connected to 500ml / 100ml and 1500ml storage tank is 12.24 MPA / 9.72 MPA and 8.08 MPA, respectively. The compression ratio of the hot phase is better than that of the scheme without preheating. The final hydrogen pressure was 12.24 MPA and 15.32 MPA, respectively. These two automatic switching schemes of hydrogen absorption and desorption can realize the automatic switching between hydrogenation / dehydrogenation processes in an orderly and controllable manner, which provides convenience for the situation with this requirement, and shows outstanding value in the popularization and application of hydrogen energy.
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ116.2

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本文編號：1993417