華盛頓州立大學(xué)研究人員開發(fā)出數(shù)學(xué)模型并提出相關(guān)建議，旨在改善液氫儲罐操作，有望讓氫成為汽車及其他工業(yè)過程更可行的動力替代品。相關(guān)研究發(fā)表于《低溫學(xué)》雜志。
液氫是多數(shù)工業(yè)用途便捷的氫氣形式，但儲存和運(yùn)輸面臨挑戰(zhàn)。液氫需低溫儲存，遇常溫會迅速沸騰，運(yùn)輸時需大量結(jié)構(gòu)元件和機(jī)制來減少沸騰損失。然而，氫氣儲存和運(yùn)輸過程中的損失不容小覷，實際儲罐中氫氣損失可能高達(dá)輸送總量的25%，其中傳輸管線冷卻時，約13%的液態(tài)氫分子會因蒸發(fā)損失。
華盛頓州立大學(xué)研究團(tuán)隊利用實際儲罐數(shù)據(jù)，開發(fā)出實際儲氫罐性能的理論模型，并用普拉格能源公司在役儲氫罐數(shù)據(jù)驗證。該模型顯示，改變液氫儲氫罐操作方式可顯著減少蒸發(fā)損失，經(jīng)額外系統(tǒng)改造甚至能實現(xiàn)零蒸發(fā)。例如，改變泄壓閥啟動時的壓力限值，氫氣損失可減少約26%。
機(jī)械與材料工程學(xué)院教授康斯坦丁·馬特維耶夫表示，液氫是減少化石燃料依賴、研發(fā)清潔燃料的合適選擇，新模型可模擬液氫供應(yīng)鏈重要環(huán)節(jié)，讓綠色經(jīng)濟(jì)技術(shù)更切實可行。論文通訊作者杰克·利奇曼稱，開發(fā)理論模型對了解當(dāng)前操作和改進(jìn)技術(shù)投資至關(guān)重要。
此外，馬特維耶夫還提到，新開發(fā)的數(shù)學(xué)模型計算高效。此前復(fù)雜模型需數(shù)天在超級計算機(jī)上運(yùn)行，且只能模擬儲罐幾小時運(yùn)行，而新簡化模型經(jīng)實際測試數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，幾分鐘內(nèi)可模擬數(shù)百小時運(yùn)行，可供工業(yè)、客戶、設(shè)計師和政府實體使用。
目前，研究人員正與普拉格能源公司合作，研究實施對液氫罐的建議，還希望改進(jìn)模型以更好理解氫氣系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移操作、泵等設(shè)備。同時，他們也在為美國聯(lián)邦航空管理局進(jìn)一步研究，評估和建模機(jī)場液氫的儲存情況。
氫動力汽車作為汽油或柴油驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)的替代品，不排放有害溫室氣體，對重型機(jī)械很有吸引力。普拉格能源公司目前運(yùn)營約250個液氫罐，為全球7萬輛氫動力叉車提供動力，運(yùn)輸美國約30%的雜貨。此次研究有望為氫動力汽車及相關(guān)工業(yè)應(yīng)用提供有力支持，推動綠色能源發(fā)展。
