بررسي پارامترهاي موثر بر واجذب هيدروژن از مخزن هيدريد فلزي صنعتي

Analysis of Effective Parameters on Hydrogen Desorption From an Industrial Metal Hydride Tank

در مطالعه حاضر، فرايند واجذب هيدروژن براي استفاده در پيل سوختي در بستر هيدريد فلزي با اندازه صنعتي به‌همراه سيستم گرمايش ژاكتي شبيه‌سازي شده است. براي حل عددي مسيله مورد بررسي، از نرم‌افزار فلوينت استفاده شده است. براي اعمال ترم‌هاي چشمه در معادلات پيوستگي و انرژي، از توابع تعريف‌شده توسط كاربر(UDF) استفاده شده است. شرط تعادل حرارتي بين هيدروژن و بستر آلياژ در نظرگرفته شده و جريان هيدروژن از رابطه گاز كامل پيروي مي‌كند. تاثير دماي آب گرم‌كننده و ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي روي فرايند واجذب هيدروژن از بستر متخلخل بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه افزايش دماي آب گرم و ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي منجر به كاهش زمان كل واجذب مي‌شود. به‌طور خاص با افزايش ضريب انتقال حرارت از w.m-2K-11000 به w.m-2K-1 4000 باعث كاهش 7 درصدي زمان كل واجذب هيدروژن از مخزن مي‌شود، درحالي‌كه افزايش 10 درجه‌اي آب گرم‌كننده باعث كاهش 8 درصدي زمان واجذب مي‌شود.

In present study, the desorption process of hydrogen from an industrial scale metal hydride tank with the thermal jacket system has been simulated. Commercial Fluent 6.3 code is used to solve the set of differential equations. The thermal equilibrium condition is considered between hydrogen gas and metal solid bed. In addition the hydrogen flow obeys the ideal gas condition. The effects of hot water temperature and convective heat transfer coefficient on the desorption process from the porous bed have been investigated. The results show that increasing the two parameters has great effect on desorption time. Specifically, augmentation of convective heat transfer coefficient from 1000 w/m2.k-1 to 4000 w/m2.k-1 yields to 7 percent decrement of discharge time. Desorption time becomes 8 percent shorter when the hot water temperature increases by 10k.