地质储氢温压条件下H_(2)在纯水中的扩散系数OA

随着氢能利用需求不断提升,地下地质储氢(UHS)已成为能源储存领域的研究热点。地质储氢高温高压条件下H_(2)在纯水中的扩散系数,是定量刻画H_(2)在储层孔隙中运移行为、准确评价H_(2)通过盖层扩散损失的关键参数。但现有研究多集中于常温常压条件,高温高压条件下的实验数据仍较为缺乏。本研究采用显微激光拉曼光谱技术,在透明高压石英毛细管中原位观测H_(2)在水溶液中的溶解扩散过程,实测获得10~30 MPa、298.15~393.15 K温压范围内H_(2)在纯水中的扩散系数,并分析其影响规律与工程应用意义。结果表明:温度对扩散系数影响显著,随温度升高扩散系数明显增大;20 MPa下温度由298.15 K升至363.15 K时,扩散系数增幅约211%,可用Speedy-Angell幂律方程准确拟合:D=23.572×10^(-9)[(T/213.54)-1]2.021。压力对扩散系数影响较弱,随压力增大整体呈轻微下降趋势;363.15 K时压力由10 MPa升至30 MPa,扩散系数降幅约4.8%。结合有效扩散系数经验公式估算H_(2)透过盖层的泄漏通量,结果显示盖层厚度越大,H_(2)扩散总量越小、扩散速度越慢、泄漏风险越低。因此,实际地质储氢工程应优先选择温度较低、盖层厚度较大的深层地质构造。本研究获取的高温高压扩散系数数据,可为地质储氢中H_(2)运移规律定量刻画与扩散通量计算提供关键参数,同时为储氢场地选址、方案设计与风险评估提供科学依据。