22353

طراحي و شبيه سازي يك مخزن هيدريد فلز براي ذخيره‌سازي هيدروژن در يك خودرو پيل سوختي با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده

كارشناسي ارشد

سيستم محركه خودرو

98-99

1399/3/19

دكتر غلامرضا مولائي منش

خودرو

به دليل وابستگي مخازن هيدريد فلز در ذخيره‌سازي هيدروژن به دما، مديريت حرارتي اين مخازن اهميت دارد. در اين مطالعه، مخزن هيدريد فلز با آلياژ منيزيم-نيكل مورد بررسي قرار گرفته است. براي مديريت حرارتي اين مخزن، از مواد تغييرفازدهنده به عنوان تثبيت كننده دما براي بالاتر بودن نرخ واكنش‌هاي جذب و رهاسازي هيدروژن و نيز، به عنوان يك مخزن انرژي براي مديريت حرارتي هيدريد فلز طي واكنش‌هاي گرماگير و گرماده استفاده مي‌شود. براي انتقال حرارت مناسب بين مخزن هيدريد فلز و مواد تغييرفازدهنده، استفاده از پره و سظوح گسترش يافته در اين پژوهش بررسي گرديد. پره‌ها با طول‌هاي مختلف و با فواصل متغير طي چند مورد متفاوت در نرم افزار شبيه‌سازي ANSYS Fluent با استفاده از روش‌هاي ديناميك سيالات محاسباتي بررسي شدند. پژوهش حاضر نشان مي‌دهد كه انتقال حرارت بين مخزن و مواد تغييرفازدهنده توسط دو عامل تعيين مي‌شود، از طرفي بالا بودن انتقال حرارت براي تثبيت بهتر دما و بالا نگه داشتن نرخ واكنش‌هاي شيميايي و ديگري، جلوگيري از ذوب شدن كامل مواد تغييرفازدهنده به دليل تغيير در دماي كلي سيستم. در اين مطالعه مشاهده مي‌شود كه حضور پره‌ها تا تقريبا 8 پره در 40 ميليمتر از طول مخزن باعث بهتر شدن انتقال حرارت و نرخ واكنش مي‌شود، اما با حضور 10 پره و يا بيشتر در همين طول از مخزن، مواد تغييرفازدهنده بسيار سريع‌تر ذوب شده و پس از ذوب شدن، نرخ واكنش را بشدت كاهش مي‌دهند.

1399/06/12

Design and simulation of a metal hydride tank for storing hydrogen in a fuel cell vehicle using phase change material

6/9/2021 12:00:00 AM

One of the major challenges in using hydrogen vehicles is how to store and release hydrogen in the car. Following this challenge, it seems that the method of using metal hydride tanks will have a better future. In addition to these tanks, the use of methods for cooling the tank is very important. The new idea of using phase change materials can solve the problem of cooling and thermal management of metal hydride tanks. It may also be advisable to use a variety of heat exchangers to improve heat transfer between the metal hydride tank and the phase change materials. On the other hand, the phase change material acts in such a way that the heat is not well transferred to different areas and they have a low heat transfer coefficient, especially when they are in the liquid state. Therefore, to improve the design of the tank, the use of fins can transfer heat to different areas of the phase change material. In this study, a metal hydride tank with an extended surface was designed to store and release hydrogen, and then the performance of the tank was investigated with the presence of phase change material by ANSYS Fluent simulation software using computational fluid dynamics methods, and the effect of the presence of fins for better heat transfer in the tank has been investigated. Examining and observing simulated cases, it is clear that simply increasing the heat transfer and increasing the number of fins does not achieve the desired result.