船用大功率氢燃料电池的液氢供氢系统数值仿真

兰林柯; 杜文海; 邹玉; 巩宁峰; 聂连升

doi:10.19770/j.cnki.issn.1008-2565.2024.01.005

北京石油化工学院学报 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (1) : 20 -24. DOI: 10.19770/j.cnki.issn.1008-2565.2024.01.005

船用大功率氢燃料电池的液氢供氢系统数值仿真

兰林柯, 杜文海, 邹玉, 巩宁峰, 聂连升

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摘要

相较于高压气态储氢、固态储氢等储氢方式，低温液态储氢具有有效储氢密度大、运输成本低、汽化纯度高和储运压力低等优势，因此对大功率燃料电池而言是最有潜力的一种储氢方式。利用Fluent软件对某船用大功率氢燃料电池的液氢供氢系统进行非定常计算，研究了使罐内液氢在给定时间内完全排出所需的最小气氢充注速度。数值模拟结果表明：在高温气氢充注到液氢罐过程中，由于热量聚集导致入口处存在局部高温，氢气进入液氢罐后沿水平方向流动，在重力与壁面作用下向下方流动，通过与罐内低温流体的对流换热作用，引起不同区域内的流体密度发生改变，从而使气氢与液氢分别产生涡旋；随着液氢罐气氢入口流速线性增加，液氢罐排空所需时间减小，但减小幅度随着入口速度的增加而降低。