相变材料耦合钛基金属氢化物反应器的热管理特性与储氢性能研究OA

相变材料(PCM)能够在近恒温条件下吸收或释放潜热,从而调节反应器温度,为金属氢化物反应器(MHR)的热管理提供了一种高效调控途径。然而,对PCM与钛基金属氢化物耦合体系的实验研究及其传热-反应协同机制仍缺乏系统性探讨。本研究围绕PCM耦合金属氢化物反应器的热量调控与储存特性,开展了系统的实验与多物理场数值模拟。实验选用Ti_(1.1)Fe_(0.8)Mn_(0.2)储氢合金作为吸/放氢介质,以石蜡为有机相变材料构建耦合体系,重点分析了吸/放氢压力、PCM填充量、导热增强措施以及相变温度等因素对氢气吸收/放出性能的影响。结果表明,提高初始充氢压力可显著提升吸氢驱动力与储氢密度;在初始放氢背压为0.01 bar(1 bar=0.1 MPa)时,系统的可循环吸/放氢效率达到54.4%;通过添加质量分数为1%的石墨或MgO导热增强剂,能够提高吸氢速率,并将储氢容量提升4.82%;降低PCM熔点,可使相变吸热提前触发,并有效抑制温升,从而提升吸氢初期的速率与最终储氢容量,且本研究中42℃工况下性能最佳。此外,本研究建立了储氢数值模型,数值模型对储氢容量全过程预测的平均相对误差为5.95%,充分验证了模型的可信度,为高效反应器的设计与储氢性能调控提供了关键参考。