氢气、甲烷及其混合气对高压复合材料储罐快速充装过程的影响

摘要整理

氢气、压缩天然气和液化天然气等替代燃料被认为是可行的能源载体。欧盟气候与能源政策中的积极因素强调了到2050年实现气候中立的必要性，这促进了替代燃料基础设施的逐步扩展。本研究采用连续性方程和热力学第一、第二定律建立了理论模型，探讨了氢气和天然气对IV型复合材料储罐（CNG为20 MPa，氢气为35 MPa和70 MPa）充装过程及缸内最终条件的影响。将复合储罐视为绝热系统，基于GERG-2008状态方程建立热力学模型，比较分析了(i)氢气和(ii)天然气在快速充装过程中对选定热力学参数的影响。研究结果表明：与纯甲烷相比，纯氢气的储罐充装时间缩短约36%-37%（取决于储罐容积），纯氢气储存的最大能量约低28%，而纯氢气的总熵生成量约高52%。该研究为高压复合储罐在氢能和天然气应用中的设计和优化提供了重要的热力学参考数据。

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