دراسة ديناميكية امتصاص الهيدروجين في أنظمة التخزين المعتمدة على هيدريد المعدن

الملخص

تتناول هذه الورقة استخدام هيدريد المعدن (MH) في أنظمة تخزين الهيدروجين أثناء عملية الشحن. تم استخدام نموذج جبري للمعادلات التفاضلية الجزئية ثلاثية الأبعاد لوصف التفاعل الحركي لشحن الهيدروجين وذلك باستخدام أنواع مختلفة من هيدريد المعدن (LaNi_4.75Al_0.25 وLaNi₅). تم تصميم و مناقشة محاكاة برمجية لتكوينات مفاعل هيدريد المعدن المجهز بأنابيب الحرارة وبدونها. تم استخدام برنامج COMSOL 5a. متعدد المهام لهذه المحاكاة من خلال حل معادلات الحفظ للطاقة وزخم الكتلة والمعادلات التفاضلية الحركية في نفس الوقت. تم تحليل ديناميكية أو حركية التفاعل للهيدروجين بالاعتماد على بعض العوامل منها: (تصميم المفاعل، ضغط الهيدروجين الداخل، درجة حرارة التبريد، معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري). أظهرت النتائج توافقًا جيدًا بين عمليات محاكاة للبرنامج والتجارب المعملية لـهيدريد المعدن (LaNi₅)  والذي تم نشره بواسطة المؤلفون سبقًا، وهذا معقول حيث كانت قيمة الخطأ أقل من 8%، وهذا يؤكد كفاءة النموذج في محاكاة الواقع في التطبيقات العملية. يتم تسجيل أقصى سعة شحن في حالة استخدام LaNi₅، بينما يتم تسجيل أسرع مدة شحن في حالة استخدام LaNi_4.75Al_0.25. من الملاحظ أن عملية تخزين الهيدروجين بواسطة هيدريد المعدن هي تفاعل طارد للحرارة، يسبب في ارتفاع درجة حرارة وعاء التخزين، و أن لكل هيدريد معدن تفاعل خاص به معتمدا على خواصه الحرارية والفيزيائية.