金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法、金属氢化物罐反应控制方法及金属氢化物罐系统的制作方法

金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法、金属氢化物罐反应控制方法及金属氢化物罐系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法、金属氢化物罐的反应控制方法以及金属氢化物罐系统。能够计算随金属氢化物合金和氢之间的反应而变化的温度变化和反应量，从而控制反应。金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法包括：（a），向金属氢化物罐系统填充金属氢化物合金，维持设定的温度；（b），边改变氢含量，边向填充到金属氢化物罐系统中的金属氢化物合金供给氢，或从金属氢化物合金放出氢，分别测定随着金属氢化物合金和氢之间的反应热而变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度；及（c），基于通过步骤（b）测定的数据，计算随着反应热而变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度的数值模型。
【专利说明】金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法、金属氢化物罐反应控制方法及金属氢化物罐系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，还涉及一种金属氢化物罐的反应控制方法，更具体地，涉及测定氢被金属吸收或者从金属氢化物放出时伴随的温度的变化及当时的氢反应量，并以此为基础，通过适用最大限度地简化的算法，对各种形状的氢储存用金属氢化物罐系统进行基于数值模型的计算，就能够计算出随着金属氢化物合金和氢之间反应而发生变化的温度变化和反应量的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法。本发明还涉及金属氢化物罐系统。
【背景技术】
[0002]氢由于资源丰富，便于转换为其他形态的能量，具有作为能量储存介质的卓越的优点，因此，有望能成为代替化石燃料的有力的未来能源。但是，氢由于在常温、常压下处于气体状态，因此，存在每体积的能量密度低，不便于储存、搬运等问题。
[0003]作为解决这一问题的有力方法中的一个，正在研究利用金属氢化物的氢储存技术，其特征在于，体积储存密度最优秀，在常温常压附近能够进行可逆变的氢的吸收及放出。但是，氢被金属吸收或者从金属氢化物放出时的速度因与反应相伴随的放热或吸热而逐渐变得缓慢，因此，会降低储存或放出有效性。
[0004]因此，具有传热效果好的结构的金属氢化物罐的设计成为重要的技术。但是，无法制作无数个各种形状的金属氢化物罐的实物，并通过实测实验来进行动作分析。因此，正在努力通过数值模型的计算来设计适当的金属氢化物罐，由此，如果可以提前了解基于金属氢化物罐系统的温度和氢反应量的关系，就能进行适合使用人员的要求条件(使用条件)的金属氢化物罐的设计。但是，现在所使用的数值模型计算方法以微小区域为对象，来构成系统的网格(grid),计算热移动支配方程式,并以平衡压力(equilibrium pressure)、活化能(activation energy)等各种材料的物性为基础,计算反应流量。
[0005]但是，在作出反映了平衡压力、活化能等各种材料物性的模型时，由于计算公式的复杂性及必要变量的复杂性等引起与实验的误差大，而存在降低可靠性或由于计算量多，而存在解析的效率及实用性方面的问题。
[0006]并且,还存在微观尺度(microscopic scale)中的动作分析在能进行解析的系统的尺度中只能受限的问题。
[0007]相关现有文献有，韩国公开专利第10-2007-0013385号(2007年01月31日公开)，上述文献记载了“燃料电池汽车用氢储存合金内的氢含量测定方法()”。

【发明内容】

[0008]本发明的一个目的在于，提供一种金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法。该方法通过简单的测定，适用最大限度地简化的算法，对各种形状的氢储存用金属氢化物罐进行基于数值模型的计算，就能够计算出随着金属氢化物合金和氢之间反应而发生变化的温度变化和反应速度及反应量，从而来控制金属氢化物罐的反应。
[0009]本发明的另一个目的在于，提供一种金属氢化物罐的反应控制方法
[0010]本发明的又一个目的在于，提供一种金属氢化物罐系统。
[0011]用于达成上述目的的本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤(a)，向金属氢化物罐系统填充金属氢化物(MH，metalhydride)合金，并以已设定的温度条件维持，步骤(b)，一边改变氢(H2)的含量，一边向填充到上述金属氢化物罐系统中的金属氢化物合金供给氢，或者从该金属氢化物合金放出氢，来分别测定随着上述金属氢化物合金和氢之间的反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度，以及步骤(C)，基于通过上述步骤(b)测定的数据，计算随着上述反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度的数值模型；上述金属氢化物合金和氢之间的反应速度决定反应流量。
[0012]优选地，金属氢化物合金包括含有钛-铬-钒-铁合金的氢化物。
[0013]优选地，步骤(b)中，氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部放出氢。
[0014]优选地，步骤(b)中，利用热电偶来测定随着反应热而发生变化的温度变化，并利用流量测定仪来测定反应速度。
[0015]优选地，反应流量满足以下公式1:
[0016]公式1:反应流量=f (T, Ch2)
[0017]其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金内的氢的浓度。
[0018]优选地，金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2-1及公式2-2:
[0019]公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量 X 时间)
[0020]公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量 X 时间)
[0021]其中Cinitial为金属氢化物合金内的H2的起始浓度。
[0022]优选地，步骤(b)中，当供给氢时，金属氢化物合金进行放热反应，在放出氢时，金属氢化物合金进行吸热反应。
[0023]优选地，反应速度根据反应温度具有单调函数关系。
[0024]用于达成本发明目的的本发明实施例的金属氢化物罐的反应控制方法，包括以下步骤:
[0025]步骤(a)，向金属氢化物罐系统填充金属氢化物合金，并维持在已设定的温度条件，
[0026]步骤(b)，一边改变氢的含量，一边向填充到上述金属氢化物罐系统中的金属氢化物合金供给氢，或者从该金属氢化物合金中放出氢，来分别测定随着上述金属氢化物合金和氢之间的反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度，以及
[0027]步骤(C)，基于通过上述步骤(b)测定的数据，利用随着上述反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内氢的浓度来控制反应；
[0028]金属氢化物合金和氢之间的反应速度控制反应流量。
[0029]优选地,反应流量满足以下公式1:[0030]公式1:反应流量=f (T, Ch2)
[0031]其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金内的氢的浓度。
[0032]优选地,金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2-1及公式2-2:
[0033]公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量 X 时间)
[0034]公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量 X 时间)。
[0035]优选地,金属氢化物合金包括含有钛-铬-f凡-铁合金的氢化物。
[0036]优选地,钛-铬-钥;-铁合金包括钛α3；Ε-铬ο.μ-银0.25-铁。.(《合金，其中，下标表示摩尔分数。
[0037]优选地，步骤(b)中，氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部中放出氢。
[0038]优选地，步骤(b)中，利用热电偶来测定随着反应热而发生变化的温度变化，并利用流量测定仪来测定反应速度。
[0039]优选地，步骤(b)中，当供给氢时，金属氢化物合金进行放热反应，在放出上述氢时，金属氢化物合金进行吸热反应。
[0040]优选地，反应速度根据反应温度具有单调函数关系。
[0041]用于达成本发明第三目的的本发明实施例的金属氢化物罐系统，包括金属氢化物合金储存部、氢供给部、综合测定部及数值模型综合计算部。
[0042]优选地，所述金属氢化物罐系统还可包括压力测定仪，其安装于金属氢化物合金储存部和氢供给部之间。
[0043]优选地，综合测定部包括:热电偶，其安装于金属氢化物合金储存部；流量测定仪，其安装于金属氢化物合金储存部和氢供给部之间。
[0044]优选地,金属氢化物合金储存部包括金属氢化物合金。
[0045]优选地，金属氢化物合金包括含有钛-铬-钒-铁合金的氢化物。
[0046]优选地，氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部放出氢。
[0047]优选地，步骤(b)中，利用热电偶来测定金属氢化物合金储存部中随着反应热而发生变化的温度变化，并利用至少两个流量测定仪来分别测定金属氢化物合金储存部和氢供给部的反应速度。
[0048]优选地，金属氢化物合金储存部的反应流量满足以下公式1:
[0049]公式1:反应流量=f (T, Ch2)
[0050]其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金内的氢的浓度。
[0051]优选地，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2_1及公式2_2:
[0052]公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量 X 时间)
[0053]公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量 X 时间)。
[0054]优选地，步骤(b)中，当供给氢时，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金进行放热反应，在放出上述氢时，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金进行吸热反应。
[0055]优选地，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金的反应速度根据反应温度具有单调函数关系。本发明提供一种金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法、一种金属氢化物罐的反应控制方法以及一种金属氢化物罐系统。上述方法和系统基于针对材料的简单测定，测定氢被金属吸收或者氢从金属放出时伴随的温度的变化及当时的氢反应量，并通过适用最大限度地简化的算法，对各种形状的氢储存用金属氢化物罐系统进行基于数值模型的计算，就能够计算出随着金属氢化物合金和氢之间反应而发生变化的温度变化和反应速度。
[0056]因此，通过本发明，可对各种系统容易地进行数值模型的计算，因此，能从装置制作费用及对此的实验费用或时间等多个方面不受限制。
【专利附图】

【附图说明】
[0057]图1是表示本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法的流程图。
[0058]图2是简略表示本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法中利用的金属氢化物罐系统的图。
[0059]图3是放大表示图2的120部分的简图。
[0060]图4是表示吸收及放出氢时随着压力而发生变化的金属氢化物合金内氢的浓度变化的简图。
[0061]图5是表不放出氢时随着温度而发生变化的反应速度的图表。
[0062]图6是整理表示放出氢时的反应速度、反应温度及金属氢化物合金内氢的浓度这三个变量之间的关系的图表。
[0063]图7是基于反应速度、反应温度及合金内的氢的浓度这三个变量之间的关系来定义的数值模型的计算流程图。
【具体实施方式】
[0064]参照附图和详细后述的实施例，本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将会明确。但是，本发明并不局限于以下所公开的实施例，而是能以互不相同的各种实施方式体现，本实施例仅仅使本发明的公开更为完整，也仅仅是为了向本发明所属【技术领域】普通技术人员提供更为完整的发明范畴而提供，本发明根据权利要求书来定义。说明书全文中相同的附图标记指称相同的结构要素。
[0065]根据本发明一个实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，包括以下步骤:步骤(a),向金属氢化物罐系统填充金属氢化物(MH, metal hydride)合金,并以已设定的温度条件维持，步骤(b)，一边改变氢(H2)的含量，一边向填充到上述金属氢化物罐系统中的金属氢化物合金供给氢，或者从该金属氢化物合金放出氢，来分别测定随着上述金属氢化物合金和氢之间的反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度，以及步骤(c)，基于通过上述步骤(b)测定的数据，计算随着上述反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度的数值模型；上述金属氢化物合金和氢之间的反应速度决定反应流量。
[0066]根据本发明的一个实施例，金属氢化物合金包括含有钛-铬-钒-铁合金的氢化物。
[0067]根据本发明的一个实施例，步骤(b)中，氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部放出氢。
[0068]根据本发明的一个实施例，步骤(b)中，利用热电偶来测定随着反应热而发生变化的温度变化，并利用流量测定仪来测定反应速度。
[0069]根据本发明的一个实施例，反应流量满足以下公式1:
[0070]公式1:反应流量=f (T, Ch2)
[0071]其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金内的氢的浓度。
[0072]根据本发明的一个实施例，金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2-1及公式2_2:
[0073]公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量 X 时间)
[0074]公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量 X 时间)。
[0075]其中Cinitial为金属氢化物合金内的H2的起始浓度。
[0076]根据本发明的一个实施例，步骤(b)中，当供给氢时，金属氢化物合金进行放热反应，在放出氢时，金属氢化物合金进行吸热反应。
[0077]根据本发明的一个实施例，反应速度根据反应温度具有单调函数关系。
[0078]根据本发明一个实施例的金属氢化物罐的反应控制方法，包括以下步骤:
[0079]步骤(a)，向金属氢化物罐系统填充金属氢化物合金，并维持在已设定的温度条件，
[0080]步骤(b)，一边改变氢的含量，一边向填充到上述金属氢化物罐系统中的金属氢化物合金供给氢，或者从该金属氢化物合金中放出氢，来分别测定随着上述金属氢化物合金和氢之间的反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度，以及
[0081]步骤(C)，基于通过上述步骤(b)测定的数据，利用随着上述反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内氢的浓度来控制反应；
[0082]金属氢化物合金和氢之间的反应速度控制反应流量。
[0083]根据本发明的一个实施例，反应流量满足以下公式1:
[0084]公式1:反应流量=f (T, Ch2)
[0085]其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金内的氢的浓度。
[0086]根据本发明的一个实施例，金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2-1及公式2_2:
[0087]公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量 X 时间)
[0088]公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量 X 时间)。
[0089]根据本发明的一个实施例，金属氢化物合金包括含有钛-铬-钒-铁合金的氢化物。
[0090]根据本发明的一个实施例，钛-铬-钒-铁合金包括钛α32-铬0.35-钒0.25-铁0.08合金，其中，下标表示摩尔分数。
[0091]根据本发明的一个实施例，步骤(b)中，氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部中放出氢。
[0092]根据本发明的一个实施例，步骤(b)中，利用热电偶来测定随着反应热而发生变化的温度变化，并利用流量测定仪来测定反应速度。[0093]根据本发明的一个实施例，步骤(b)中，当供给氢时，金属氢化物合金进行放热反应，在放出氢时，金属氢化物合金进行吸热反应。
[0094]根据本发明的一个实施例，反应速度根据反应温度具有单调函数关系。
[0095]根据本发明一个实施例的金属氢化物罐系统，包括金属氢化物合金储存部120、氢供给部140、综合测定部160及数值模型综合计算部180。
[0096]根据本发明的一个实施例，所述金属氢化物罐系统还可包括压力测定仪190，其安装于金属氢化物合金储存部120和氢供给部140之间。
[0097]根据本发明的一个实施例，综合测定部160包括:热电偶162，其安装于金属氢化物合金储存部120 ;流量测定仪164，其安装于金属氢化物合金储存部120和氢供给部140之间。
[0098]在一个优选的实施例中，金属氢化物合金储存部包括金属氢化物合金。
[0099]在一个优选的实施例中，金属氢化物合金包括含有钛-铬-钒-铁合金的氢化物。
[0100]在一个优选的实施例中，氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部放出氢。
[0101]在一个优选的实施例中，步骤(b)中，利用热电偶来测定金属氢化物合金储存部中随着反应热而发生变化的温度变化，并利用至少两个流量测定仪来分别测定金属氢化物合金储存部和氢供给部的反应速度。
[0102]在一个优选的实施例中，金属氢化物合金储存部的反应流量满足以下公式1:
[0103]公式1:反应流量=f (T, Ch2)
[0104]其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金内的氢的浓度。
[0105]在一个优选的实施例中，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2-1及公式2-2:
[0106]公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量 X 时间)
[0107]公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量 X 时间)。
[0108]在一个优选的实施例中，步骤(b)中，当供给氢时，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金进行放热反应，在放出氢时，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金进行吸热反应。
[0109]在一个优选的实施例中，金属氢化物合金储存部内的金属氢化物合金的反应速度根据反应温度具有单调函数关系。以下，参照附图对本发明优选实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法进行详细说明如下。
[0110]图1是表示本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法的流程图，图2是简略表示本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法中利用的金属氢化物罐系统的图。
[0111]参照图1及图2，图示的本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法包括以下步骤:填充金属氢化物(MH, metal hydride)合金的步骤(步骤SI 10);测定反应热/反应速度/金属氢化物合金内的氢的浓度的步骤(步骤S120);以及计算数值模型的步骤(步骤S130)。
[0112]填充金属氢化物合金[0113]填充金属氢化物合金的步骤(步骤S110)中，向金属氢化物罐系统100内的金属氢化物罐120填充合金，并维持已设定的外部温度条件。此时，图3是放大表示图2的120部分的简图。
[0114]参照图2及图3，金属氢化物罐系统100包括金属氢化物合金储存部120、氢供给部140、综合测定部160及数值模型综合计算部180。
[0115]上述金属氢化物合金储存部120中填充金属氢化物合金。此时，金属氢化物合金优选利用粉末形态。尤其，作为金属氢化物合金的一例，能利用钛-铬-钒-铁(T1-Cr-V-Fe)合金,更具体地,能利用钛 α 32_ 铬。.35_ 银 ο.25~ 铁。.。8 (Tia32-Cra35-Va25-Featl8)(其中，下标表示摩尔分数)合金。
[0116]安装上述氢供给部140的目的在于，向填充到金属氢化物合金储存部120内的各个单元的金属氢化物合金供给氢(H2)。这种氢供给部140可包括氢气高压容器142、氢供给管144及控制阀146。
[0117]氢气高压容器142起到供给氢的作用。氢供给管144起到将储存于氢气高压容器142的氢向金属氢化物合金储存部120供给的作用。控制阀146安装于氢供给管144，起到向金属氢化物合金储存部120供给氢或者阻断氢向金属氢化物合金储存部120供给的作用。
[0118]在一边改变氢(H2)的含量,一边向填充于金属氢化物合金储存部120的金属氢化物合金供给氢或者从该金属氢化物合金放出氢的过程中，上述综合测定部160起到分别测定随着上述金属氢化物合金和氢之间的反应热而发生变化的温度变化及反应速度的作用。
[0119]这种综合测定部160包括:热电偶(thermocouple)162,其安装于金属氢化物合金储存部120，用于测定随着通过上述金属氢化物合金和氢之间的反应产生的反应热而发生变化的温度变化；流量测定仪164，其安装于上述金属氢化物合金储存部120和氢供给部140之间，用于测定相当于上述金属氢化物合金和氢之间的反应速度的流量。
[0120]上述数值模型综合计算部180起到基于在综合测定部160中测定的数据来综合计算随着反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内氢的浓度的作用。
[0121]并且，上述金属氢化物罐系统100还可包括压力测定仪190。这种压力测定仪190安装于金属氢化物合金储存部120和氢供给部140之间，起到测定压力的作用。此时，压力测定仪190并不是必要的，根据需要进行省略也无妨。
[0122]反应热/反应速度/金属氢化物合金内的氢的浓度的测定
[0123]测定反应热/反应速度/金属氢化物合金内的氢的浓度的步骤(步骤S120)中，分别将随着填充到金属氢化物合金储存部120的金属氢化物合金和氢之间的反应而发生变化的反应热作为温度来测定，并将反应速度作为流量来测定，通过累积反应流量来计算出合金内的氢的浓度。
[0124]具体而言，氢供给部140可包括氢气高压容器142、氢供给管144及控制阀146。此时，氢供给部140通过氢供给管144，将储存于氢气高压容器142的氢向金属氢化物合金储存部120供给。从氢供给部140供给到金属氢化物合金储存部120的氢会通过控制阀146进行供给或阻断。
[0125]此时，金属氢化物合金在接收氢时进行放热反应，在放出氢时进行吸热反应。换句话说，供给氢的过程为放热反应，因此，需要将产生的热量迅速向外部传递。相反，放出氢的过程为吸热反应，因此，需要从外部供给热量，才能稳定地放出氢。
[0126]另一方面，反应温度及反应流量分别利用热电偶及流量测定仪进行测定。S卩，利用热电偶162来测定随着通过金属氢化物合金和氢之间的反应产生的反应热而发生变化的温度变化，利用安装于金属氢化物合金储存部120和氢供给部140之间的流量测定仪(质量流量控制器(MFC, mass flow controller)、质量流量计(MFM, mass flow meter)) 164 来测定上述金属氢化物合金和氢之间的反应速度。
[0127]数倌.模型的计算
[0128]计算数值模型的步骤(步骤S130)中，基于通过测定反应热/反应速度/金属氢化物合金内的氢的浓度的步骤(步骤S120)测定的数据，计算反应温度、反应速度及金属氢化物合金内氢的浓度的数值模型。
[0129]尤其，本发明的发明人等多年研究的结果表明，为了计算金属氢化物合金的氢反应状态的数值模型，大体上需要3种变量。
[0130]第一、温度能指定合金为热源进行计算。作为放热反应的氢吸收时，热源具有正值，作为吸热反应的氢放出时，热源具有负值。此时，相对于反应氢含量的反应热能通过针对试样的实验来进行测定。
[0131]第二、反应速度可视为反应流量，S卩，根据时间而发生变化的反应流量。这是因为反应流量取决于金属氢化物合金和氢之间的反应速度。
[0132]第三、金属氢化物合金内的氢的浓度能通过累积随着时间的经过而发生变化的反应流量来计算。
[0133]并且，可知，反应速度具有随着反应热的温度变化而以单调函数方式减少的关系。
[0134]尤其，本发明的发明人等了解到，如以下公式I所示，反应速度为温度和合金内氢的浓度的函数，并且，在氢放出及氢吸收的情况下，金属氢化物合金内的氢的浓度C02分别如以下公式2-1及公式2-2所不:
[0135]公式1:反应流量(flow rate) = f (T, CH2)
[0136]其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金内的氢的浓度，
[0137]公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量 X 时间)
[0138]公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量 X 时间)。
[0139]以下，参照附图对本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法进行更为具体的说明。
[0140]图4是表示在规定温度下吸收、放出氢时随着压力而发生变化的金属氢化物合金内氢的浓度变化的简图，图5是表示放出氢时测定随着温度而发生变化的反应速度的图表。此时，在图1及图2中说明的金属氢化物罐系统的金属氢化物合金储存部供给氢，或者可利用流量测定仪及热电偶分别测定暴露在常压下产生的反应速度及反应温度变化。在
此，作为金属氢化物合金，利用 了 钛(1.32_ 铬(1.35_ 银 0.25-铁(1.。8 (Tl0 32_Cra 35_V0.25_ΡΘ0.08 )(在
此，下标表示摩尔分数)。
[0141]如图5所示，在放出氢时，具有随着反应温度上升，反应流量逐步增加的比例曲线。
[0142]另一方面，如图4所示，根据压力，金属氢化物合金内的氢的浓度发生变化。尤其，虚线部分是相当于放出压力或填充压力的压力，从该部分到平衡压力为止，出现差异，这表示根据合金内剩余氢的浓度，并根据此瞬间的平衡压力和放出压力或填充压力之间的差异，反应驱动力终究会不同。
[0143]另一方面，图6是整理表示随着反应时间而发生变化的反应速度、反应温度及金属氢化物合金内氢的浓度这三个变量之间的关系的图表。
[0144]如图6所示，反应速度可由反应温度及金属氢化物合金内氢的浓度的函数表示。由此，能对反应速度、反应温度及金属氢化物合金内氢的浓度之间的相关关系进行定义，并能完成上述的算法。即，通过由温度和金属氢化物合金内的氢的浓度的函数表示的氢流量的关系，如同图7所示的数值模型算法，可计算出随着反应时间经过而发生变化的三个变量之间的关系，据此，能够进行金属氢化物罐的解析和适当的设计。
[0145]如目前所观察到的，本发明实施例的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法提供一种测定氢被金属吸收或者从金属氢化物放出氢时伴随的温度的变化及当时的氢反应量，并依此为基础，通过适用最大限度地简化的算法，对各种形状的氢储存用金属氢化物罐系统进行基于数值模型的计算，就能够计算出随着金属氢化物合金和氢之间反应而发生变化的温度变化和反应量的数值模型的算法。
[0146]因此，根据本发明可对各种系统容易地进行数值模型的计算，因此，能从装置制作费用及对此的实验费用或时间等多个方面不受限制。
[0147]以上，以本发明实施例为中心进行了说明，但本发明所属【技术领域】的普通技术人员能进行各种变更或变形。这种变更或变形只要不脱离本发明提供的技术思想的范围，均可视为属于本发明。因此，本发明要求保护的技术范围应根据所附的权利要求书来判断。
【权利要求】
1.一种金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于， 包括以下步骤: 步骤(a)，向金属氢化物罐系统填充金属氢化物合金，并以已设定的温度条件维持，步骤(b)，一边改变氢的含量，一边向填充到上述金属氢化物罐系统中的金属氢化物合金供给氢，或者从该金属氢化物合金放出氢，来分别测定随着上述金属氢化物合金和氢之间的反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度，以及 步骤(C)，基于通过上述步骤(b)测定的数据，计算随着上述反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内氢的浓度的数值模型； 上述金属氢化物合金和氢之间的反应速度决定反应流量。
2.根据权利要求1所述的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，上述金属氢化物合金包括含有钛-铬-钒-铁合金的氢化物。
3.根据权利要求1所述的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，上述步骤(b)中，上述氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有上述氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部放出氢。
4.根据权利要求1所述的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，上述步骤(b)中，利用热电 偶来测定随着上述反应热而发生变化的温度变化，并利用流量测定仪来测定上述反应速度。
5.根据权利要求1所述的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，上述反应流量满足以下公式1: 公式1:反应流量=f (T, CH2) 其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金内的氢的浓度。
6.根据权利要求5所述的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，上述金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2-1及公式2-2: 公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量X时间) 公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量X时间)。
7.根据权利要求1所述的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，上述步骤(b)中，当供给上述氢时，上述金属氢化物合金进行放热反应，在放出上述氢时，上述金属氢化物合金进行吸热反应。
8.根据权利要求1所述的金属氢化物罐解析用数值模型的计算方法，其特征在于，上述反应速度根据反应温度具有单调函数关系。
9.一种金属氢化物罐的反应控制方法，其特征在于， 包括以下步骤:步骤(a)，向金属氢化物罐系统填充金属氢化物合金，并维持在已设定的温度条件，步骤(b)，一边改变氢的含量，一边向填充到上述金属氢化物罐系统中的金属氢化物合金供给氢，或者从该金属氢化物合金中放出氢，来分别测定随着上述金属氢化物合金和氢之间的反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内的氢的浓度，以及步骤(C)，基于通过上述步骤(b)测定的数据，利用随着上述反应热而发生变化的温度变化、反应速度及金属氢化物合金内氢的浓度来控制反应； 上述金属氢化物合金和氢之间的反应速度控制反应流量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，上述反应流量满足以下公式1: 公式1:反应流量=f (T, CH2) 其中，T表不反应温度，Ch2表不金属氢化物合金内的氢的浓度。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,上述金属氢化物合金内的氢的浓度Ch2满足以下公式2_1及公式2_2: 公式2-1:CH2 = Cinitial —(反应流量X时间) 公式2-2:CH2 = Cinitial + (反应流量X时间)。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，上述金属氢化物合金包括含有钛-铬-钒-铁合金的氢化物。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，上述钛-铬-钒-铁合金包括钛α32_铬0.35-钒。.25_铁。.。8合金，其中，下标表示摩尔分数。
14.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，上述步骤(b)中，上述氢的供给或放出通过如下的方式来实施:分别以从储存有上述氢的氢供给部供给氢或者从金属氢化物合金储存部中放出氢。
15.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，上述步骤(b)中，利用热电偶来测定随着上述反应热而发生变化的温度变化，并利用流量测定仪来测定上述反应速度。
16.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，上述步骤(b)中，当供给上述氢时，上述金属氢化物合金进行放热反应，在放出上述氢时，上述金属氢化物合金进行吸热反应。`
17.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，上述反应速度根据反应温度具有单调函数关系。
18.—种金属氢化物罐系统,包括金属氢化物合金储存部(120)、氢供给部(140)、综合测定部(160)及数值模型综合计算部(180)。
19.根据权利要求18所述的金属氢化物罐系统，其特征在于，所述金属氢化物罐系统还可包括压力测定仪(190)，其安装于上述金属氢化物合金储存部(120)和上述氢供给部(140)之间。
20.根据权利要求18或19所述的金属氢化物罐系统，其特征在于，上述综合测定部(160)包括:热电偶(162)，其安装于上述金属氢化物合金储存部(120);流量测定仪(164)，其安装于上述金属氢化物合金储存部(120)和上述氢供给部(140)之间。
【文档编号】G06F17/50GK103778270SQ201310219565
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】赵星昱, 权汉重, 刘正铉, 金智雄, 李京雨, 吴祥槿 申请人:韩国地质资源研究院