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《利用简化的空化模型，通过弯头管道对液氢中空泡流动进行了数值研究》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2017-07-26

  • 空化通常是由静态压力和局部温度下饱和蒸气压之间的压力差引起的，可能会对管道造成巨大的破坏。本文建立了一种基于Rayleigh-Plesset气泡方程和Zwart空化模型的简化空化模型，并通过udf(用户定义函数)对求解器的相变和潜热过程进行了一系列数值模拟。本文的目的是研究影响弯管中液氢空化过程的影响因素。结果表明，热效应能抑制空化现象的发生和发展。随着空化过程的继续，热效应的抑制也更加显著。在空泡流达到稳定状态之前，气蚀过程对进口速度和出口压力的变化非常敏感。增加进气速度或减小出口压力，可加强气蚀过程。湍流粘度比对液氢的空化过程影响很小，但湍流粘度比的增加可以提高热效应，降低空腔的温度梯度。此外，还发现腔体的结构与弯角有关。自离心力持续时间较长后，角的减小会使空化过程得到增强。

    ——文章发布于2017年7月20日

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  • 《对两种电解液的对流传质特性进行了实验研究。》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2018-04-12
    • 这项工作致力于研究流体力学行为和传质性能在电解水过程中,两种构型的容器和电极研究了在不同电流密度下实验,铂金(直径0.2毫米)在酸性环境中(36%醋酸)后作为电极材料,周围的容器在水平模式。利用粒子图像测速仪(PIV)对系统进行了研究。实验结果表明，在电解槽大部分区域的速度分布主要是由两种不对称气泡浮力引起的流动模式所主导。在电极的小空间中，电解水的反应速率越高，传质越好。通过比较两种不同电流密度的容器的水动力特性，氢气产生、气泡驱动对流和对流传质在较高的电流密度下增加，但是，这种增加不是线性的，分析了传质、电化学反应和气泡效应的相互作用机理。结果促进了电解槽中运输现象的理解和设计。 ——文章发布于2018年4月10日
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  • 《液氢产业化步伐加快》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2021-03-25
    • 尽管液氢产业仍处于技术经验积累和示范阶段，但由于氢气大规模需求时代即将到来，液氢产业正在各方力量加持下，加强经济性、技术性及环保性突破，为推动氢能产业大规模发展奠定基础。 近日，佛燃能源、国富氢能等四大企业联袂推进“液氢储氢加氢站项目”，根据协议，四方将发挥各自在液氢制储运加用方面的优势，采用国际先进、国内领先的工艺流程，推动建设不少于三座液氢储氢型加注站，同时开展自主液氢与深冷高压技术和装备的开发。 此前，受技术水平和成本高企约束，我国液氢产业较多用于航天领域。2020年4月，鸿达兴业股份发布公告，称其投建的国内首条民用液氢生产线已生产出液氢产品，标志着我国液氢产业在民用领域实现了零的突破。随着氢能及燃料电池产业化步伐加快，氢气的大规模需求时代或将到来，液氢产业有望“大展拳脚”。 弥补氢源不足 近年来，我国多个省市出台政策鼓励推广氢能产业，但因面临“用氢地区不产氢”困境，氢气储运成本又居高不下，导致氢源问题始终无法解决。 根据氢燃料电池汽车产业发展规划，2030—2035年，我国燃料电池汽车推广规模将达到百万辆，届时所需氢气或将达数千万吨。 “佛山作为我国氢能产业发展最早的区域，是氢能产业的龙头城市。虽然广东省拥有全国最多的燃料电池汽车和加氢站，但由于佛山化工园区不多，化工副产氢匮乏，氢源的供应压力已成为制约当地汽车运营规模的关键问题。”张家港氢云新能源研究院院长魏蔚表示，受资源禀赋限制，佛山要实现在未来推广燃料电池汽车更大规模运营，就需要外部的氢源保障佛山的氢能发展，“现阶段，氢气管网尚未建立，高压氢无法满足更大规模、跨省运输氢气的需求，因此规划液氢产业具有非常重要的意义。”而此次的“液氢储氢加氢站项目” 正由佛山龙头企业佛燃能源主导，意在为佛山氢能产业更大规模发展奠定氢源基础。 除了佛山，2020年11月，嘉兴港区管委会与林德集团、上海华谊集团三方代表也签署了氢能产业链项目合作框架协议，在氢能的生产和供应、纯化和液化、储存和运输以及加氢站充装等方面展开深入合作。据了解，嘉兴是浙江燃料电池示范城市群的牵头城市，大力推进液氢项目正是为了解决浙江乃至长三角地区的氢源问题。 北京中科富海低温科技有限公司氢能业务中心总经理宁永强坦言：“液氢产业与整个氢能源产业发展密切相关，氢能是实现‘30·60’双碳目标的有效方式之一。目前，氢能在交通领域的应用最为广泛，我国汽车保有量庞大，一旦将其中1%替换成氢燃料，就能形成巨大的氢能市场规模，而如果氢的供应端有5%-10%使用液氢，其形成的液氢需求及规模也不容小觑。” 寻求经济性与环保性兼得 值得注意的是，用于制备液氢的氢气来源反映出目前氢能产业链在绿色能效上的普遍问题。 一位不愿具名的业内专家向记者表示：“未来，我国氢能产业对氢的需求会非常庞大，但发展氢能的正确方向永远是‘绿氢’，液氢目前来看可以解决的是氢的长距离储运，但产业链环节降本、上游绿氢来源才是产业需要面对的核心问题。” “现阶段，在市场规模不大的前提下，可以使用工业副产氢制备液氢，而当形成一定规模，可再生能源电解水制氢再压缩成液氢更具后劲，相比高压氢其对用氢地区的供应能力更强，如果最终制成液氢，那么完全不必担心氢源杂质问题。”魏蔚强调，不同的阶段会有不同的市场需求和技术路线，我国大规模绿氢生产仍待实现规模化，因此要实现可再生能源制液氢的经济性仍需一定时间的发展。 宁永强也表示，我国有丰富的工业副产氢资源，现阶段将这些副产氢合理利用，同样是一种促进产业规模扩大和最终实现节能减排的有效方式。 魏蔚进一步补充称，氢的液化需要消耗大量电能，因此液氢的生产需要在电价和氢源便宜的地方，随着我国可再生能源降本进程提速，风光资源富足的“三北”地区是建设液氢工厂和生产液氢的理想场所。 自主技术研发要提速 宁永强表示，液氢纯度高，对燃料电池的寿命及耐用性更有好处。“日本、美国等国家已经证明，液氢的运输成本仅为高压氢气的八到十分之一，因此液氢在氢能规模化储运方面具有明显优势，是降低氢储运成本的重要方式。” “液氢作为氢最高效的储运方式，其推广应用顺应了产业发展规律，此外，在解决氢的储运方面，液氢工厂的建设周期比氢气长输管道要少数年。”在魏蔚看来，液氢加氢站的建设，一方面为液氢打造了终端应用场景，另一方面则让液氢工厂的建设项目能够看到将来的用武之地。 魏蔚提到，尽管国内液氢项目落地速度加快，但我国在液氢的加注、装备的性能、大规模工程化降本等方面和国外仍有一定差距，核心零部件、阀门、控制元器件、液氢泵等，仍未拥有核心技术，因此国内液氢装备企业应加大研发力度，加速相关设备、零部件的国产化进程。 同时，液氢也更多地出现在各政策目标和重要课题中。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提出，要在2025年实现液氢在能源领域实现规模化生产与应用的目标，科技部也连续两年在“氢能与可再生能源”专项中发布与液氢相关的重大课题。 宁永强表示，由于此前缺乏氢液化在民用领域的相关经验，目前相关的项目落地、审批、安全评估等各地的管理办法不尽相同，全国没有明确统一的标准。“因此，在技术可行、经济性和需求问题尚未解决前，液氢产业目前仍处于技术经验积累和示范阶段。”
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