《氫氣純化變壓吸附熱效應研究》是依託武漢理工大學，由肖金生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氫氣純化變壓吸附熱效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖金生
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氫氣的純化與其製備、儲存、運輸及使用等環節密切相關，對於氫能利用系統的安全、高效、可靠、耐久運行具有非常重要的意義。吸附過程放熱和解附過程吸熱現象引起的熱效應，對氫氣儲存系統中的充氣－放氣（吸附－解附）循環和氫氣純化系統中的變壓吸附（PSA）循環的性能都具有重要的影響。 本項目從氫氣純化PSA熱效應的工程背景中提煉出多組分氣體在微/納孔吸附劑中的吸附熱力學與動力學以及多孔介質流體流動與傳熱傳質的科學問題。基於吸附劑微結構和勢函式理論等方法，建立多組分氣體在多種吸附劑中的吸附等溫線模型與等量吸附熱模型並進行實驗驗證和通用化處理。 採用經過穿透曲線實驗驗證和改進的多組分氣體流動與傳熱傳質及其吸附動力學模型，探索氫氣混合氣在PSA循環中的熱效應機理及其控制措施。研究在不同氫氣混合氣組成、吸附床材料和結構以及PSA運行參數下的熱效應對氫氣純化性能的影響，提出氫氣純化PSA系統的最佳化設計準則。
結題摘要
氫能源是備受關注的清潔能源，已經被廣泛的套用於各領域。採用變壓吸附（PSA）技術對氫氣進行純化，不僅操作簡單，而且能夠得到純度較高的氫氣，經濟性較高，故對變壓吸附技術純化氫氣的研究具有重要意義。本項目從氫氣純化PSA熱效應的工程背景中提煉出多組分氣體在微/納孔吸附劑中的吸附熱力學與動力學以及多孔介質流體流動與傳熱傳質的科學問題。基於吸附劑微結構和傳熱傳質理論等方法，建立多組分氣體在活性炭、沸石和Cu-BTC等多種吸附劑中的吸附等溫線模型與傳熱傳質模型以及變吸附熱模型。通過驗證穿透曲線實驗和改進多組分氣體流動與傳熱傳質及其吸附動力學模型，研究不同氫氣混合氣組成、吸附床結構和PSA運行參數下熱效應對氫氣純化性能的影響，探索氫氣混合氣在PSA循環中的熱效應機理及其控制措施。同時提出運用機器學習理論來最佳化PSA設計，尋求最優操作條件已達到氫氣純化PSA循環系統最優性能。截至基金結題，已在本項目研究領域的重要國際期刊上發表了二十餘篇學術論文，展開了多次合作交流，對變壓吸附制氫理論研究產生了一定的促進作用。
