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论文标题    Study on high hydrogen yield for large-scale hydrogen fuel storage and transportation based on liquid organic hydrogen carrier reactor
作者    Yikun Yang, Jing Yao, Huan Wang, Fusheng Yang, Zhen Wu*, Zaoxiao Zhang
发表/完成日期    2022-04-02
期刊名称    Fuel
期卷    124095
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论文简介    在氢能的大规模运用过程中，氢的储存与释放一直是研究的热门，近年来备受关注的高容量安全氢载体——有机液态储氢材料在放氢时经常受限于反应动力学因而难以取得良好性能。针对这一问题，本文建立了以N-乙基咔唑(NEC)为氢载体的二维稳态放氢反应器模型研究反应器的操作参数对反应器性能的影响并进行优化。有机液态储氢材料在放氢时往往需要大量吸热从而维持较大的反应速率和转化率，在较低温度如481 K时，反应器由于供热不足只能获得48.62%的产氢率，随着温度逐渐升高至523 K，产氢率显著提升至84.86%,通过对反应器内部流场分析，可以发现对于富氢NEC这种需要三步脱氢的材料，最后一步脱氢反应是速率控制步骤，而反应器内部升温至508 K及以上的位置对应前两步反应的结束和第三步反应的开始，出于经济性考虑，520 K下的反应器既能保证转化率和反应速率同时可以避免过度加热引发的能量浪费。反应器壁的传热系数和流体的流速通过影响热传导从而影响反应的d动力学，模拟结果显示当反应器壁的传热系数低于83 W/(m·K)时，反应器会因为传热不足而导致在靠后的位置达到508 K从而将产氢率降至76%及以下；与传热系数类似，当流速上升至1.27 mm/s时，产氢率只能达到72.69%,而降低流速至0.6 mm/s后，由于传热时间增加，反应器的产氢率上升至85.70%。进一步的优化可以通过延长反应器的长度来实现，当反应器的长度延长至3 m时，由于管程增加，流体有了更多的吸热和发生反应的时间，反应器的产氢率可以达到90.58%。
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