金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法和金属氢化物合金罐的获得方法
【专利摘要】本发明涉及金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法和金属氢化物合金罐的获得方法，解析方法包括：输入模型的各单元温度T、被指定而受限的实际反应流量QR及金属氢化物合金内氢的浓度C的初始值；在模型的各单元由温度T和金属氢化物合金内氢的浓度C计算能产生反应速度RP；在模型的整体金属氢化物合金区域计算能产生的反应流量QP；计算实际反应流量QR与能产生的反应流量QP的比率即比率因素k；由QR＝kQP计算新的实际反应流量QR；在各单元中由RR＝kRP计算实际反应速度RR；计算金属氢化物合金内氢的浓度C；计算随依赖实际反应速度RR的反应热发生的温度T的变化；根据要解析的期间及时间间隔反复计算上述各步骤。
【专利说明】金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法和金属氢化物合金罐的获得方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法和金属氢化物合金罐的获得方法，更加具体地涉及一种导入在金属氢化物合金中能够产生的反应速度和被使用人员控制而受限制的实际反应速度的比率，即比率因素(rate factor) k变量的概念，从而能够计算出反映出实际使用多种形状的金属氢化物(MH, metal hydride)合金罐时的多种使用人员条件的随着氢反应而发生的温度变化、反应速度及合金内氢的浓度变化的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法。
【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，在无数个多种使用人员条件下，无法制作多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，尤其是，对于金属氢化物而言，如果先定义温度和氢反应速度的关系，再预测随着使用金属氢化物罐而发生的温度变化及反应速度变化，就能设计出符合使用人员的要求条件(使用条件)的金属氢化物罐。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10-2011-0018310号(2011年02月23日公开)，上述文献中公开了“制造金属氢化物氢储存储集器的方法”。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，提供一种金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，上述解析方法导入在金属氢化物合金中能够产生的反应速度和被使用人员控制而受限制的实际反应速度的比率，即比率因素k变量的概念，从而能够计算出反映出实际使用多种形状的金属氢化物合金罐时的多种使用人员条件的随着氢反应而发生的温度变化和反应速度及合金内氢的浓度变化。
[0009]本发明的另一个目的在于，提供一种金属氢化物合金罐的获得方法。
[0010]用于达成上述目的的本发明实施例的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤(a)，输入模型的各个单元(cell)的温度T、被使用人员指定而受限制的实际(real)反应流量Qk以及金属氢化物合金内氢浓度C的初始数据值；步骤(b)，在上述模型的各个单元中，根据温度T和金属氢化物合金内氢浓度C来计算能够产生的反应速度Rp;步骤(C)，计算在上述模型的整体金属氢化物合金区域中能够产生的反应流量Qp ;步骤(d),计算作为上述实际反应流量QR与能够产生的反应流量Qp的比率的比率因素(rate factor) k值；步骤(e),根据Qk = kQP来计算新的实际(real)反应流量Qk ;步骤(f)，在上述各个单元中，根据Rk = kRP来计算实际反应速度Rk ;步骤(g)，计算上述金属氢化物合金内氢的浓度C ;步骤(h)，计算随着依赖于上述实际反应速度Rk的反应热而发生的温度T的变化；以及步骤(i)，根据要解析的期间及时间间隔来反复进行上述步骤(b)至步骤(h)中的计算。
[0011]优选地，步骤(b)中，通过以下公式I计算上述能够产生的反应速度(Rp):
[0012]公式1:RP = f (T，C)，
[0013]其中，T表不金属氢化物合金的温度，C表不金属氢化物合金内的氢的浓度,在能够忽略金属氢化物合金内的氢的浓度影响的情况下，能够产生的反应速度(Rp)还能仅利用温度的函数计算而得。
[0014]优选地，步骤(C)中，通过以下公式2计算上述能够产生的反应流量(Qp):
[0015]公式2:
【权利要求】
1.一种金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤(a)，输入模型的各个单元的温度(T)、被使用人员指定而受限制的实际反应流量(Qe)以及金属氢化物合金内的氢的浓度(C)的初始数据值； 步骤(b)，在上述模型的各个单元中，根据温度(T)和金属氢化物合金内的氢的浓度(C)来计算能够产生的反应速度(Rp)； 步骤(C)，计算在上述模型的整体金属氢化物合金区域中能够产生的反应流量(Qp);步骤(d)，计算作为上述实际反应流量(Qk)与能够产生的反应流量(Qp)的比率的比率因素(k)值； 步骤(e),根据Qk = kQP来计算新的实际反应流量(Qk)； 步骤(f)，在上述各个单元中，根据Rk = kRP来计算实际反应速度(Rk)； 步骤(g)，计算 上述金属氢化物合金内的氢的浓度(C)； 步骤(h)，计算随着依赖于上述实际反应速度(Rk)的反应热而发生的温度(T)的变化；以及 步骤(i)，根据要解析的期间及时间间隔来反复进行上述步骤(b)至步骤(h)中的计笪
ο
2.根据权利要求1所述的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，上述步骤(b)中，通过以下公式I计算上述能够产生的反应速度(RP)， 公式 I:RP = f (T，C) 其中，T表不金属氢化物合金的温度，C表不金属氢化物合金内的氢的浓度,在能够忽略金属氢化物合金内的氢的浓度影响的情况下，能够产生的反应速度(Rp)还能仅利用温度的函数计算而得。
3.根据权利要求1所述的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，上述步骤(c)中，通过以下公式2计算上述能够产生的反应流量(QP)，
4.根据权利要求1所述的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，上述步骤(d)中，通过以下公式3计算比率因素(k)值，
公式 3:k = Qe/Qp 其中，比率因素(k)值表示实际反应流量(Qk)与能够产生的反应流量(Qp)的比率。
5.根据权利要求4所述的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于， 如果上述比率因素(k)值小于1，则直接定义为上述比率因素(k)值； 如果上述比率因素(k)值等于I或者大于1，则将上述比率因素(k)值指定为I并定义为上述实际反应流量(Qr)与能够产生的反应流量(Qp)相符。
6.根据权利要求1或4所述的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，上述步骤(e)中，利用比率因素(k)值并通过以下公式4来计算实际反应流量(Qk)值， 公式 4:Qe = kXQpo
7.根据权利要求1或4所述的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，上述步骤(f)中，利用比率因素(k)值并通过以下公式5来计算各个单元的实际反应速度(Rk)值， 公式 5:Re = kXRpo
8.根据权利要求1所述的金属氢化物合金罐用复合数值模型的解析方法，其特征在于，上述步骤(g)中，通过以下公式6-1或公式6-2来计算各个单元的上述金属氢化物合金内氢的浓度的变化， 公式6-1:Ci+1 = C1-Re (排出氢时)， 公式6-2:Ci+1 = C^Re (吸收氢时)。
9.一种金属氢化物合金罐的获得方法，包括利用复合数值模型来解析，其特征在于，包括如下步骤: 步骤(a)，输入模型的各个单元的温度(T)、被使用人员指定而受限制的实际反应流量(Qe)以及金属氢化物合金内的氢的浓度(C)的初始数据值； 步骤(b)，在上述模型的各个单元中，根据温度(T)和金属氢化物合金内的氢的浓度(C)来计算能够产生的反应速度(Rp)； 步骤(C)，计算在上述模型的整体金属氢化物合金区域中能够产生的反应流量(Qp);步骤(d)，计算作为上述实际反应流量(Qk)与能够产生的反应流量(Qp)的比率的比率因素(k)值； 步骤(e),根据Qk = kQP来计算新的实际反应流量(Qk)； 步骤(f)，在上述各个单元中，根据Rk = kRP来计算实际反应速度(Rk)； 步骤(g)，计算上述金属氢化物合金内的氢的浓度(C)； 步骤(h)，计算随着依赖于上述实际反应速度(Rk)的反应热而发生的温度(T)的变化；以及 步骤(i)，根据要解析的期间及时间间隔来反复进行上述步骤(b)至步骤(h)中的计笪
ο
10.根据权利要求9所述的金属氢化物合金罐的获得方法，其特征在于，上述步骤(b)中，通过以下公式I计算上述能够产生的反应速度(RP)， 公式 1:RP = f (T，C) 其中，T表不金属氢化物合金的温度，C表不金属氢化物合金内的氢的浓度,在能够忽略金属氢化物合金内的氢的浓度影响的情况下，能够产生的反应速度(Rp)还能仅利用温度的函数计算而得。
11.根据权利要求9所述的金属氢化物合金罐的获得方法，其特征在于，上述步骤(c)中，通过以下公式2计算上述能够产生的反应流量(QP)，
12.根据权利要求9所述的金属氢化物合金罐的获得方法，其特征在于，上述步骤(d)中，通过以下公式3计算比率因素(k)值，
公式 3:k = Qe/Qp其中，比率因素(k)值表示实际反应流量(Qk)与能够产生的反应流量(Qp)的比率。
13.根据权利要求12所述的金属氢化物合金罐的获得方法，其特征在于， 如果上述比率因素(k)值小于1，则直接定义为上述比率因素(k)值； 如果上述比率因素(k)值等于I或者大于1，则将上述比率因素(k)值指定为I并定义为上述实际反应流量(Qr)与能够产生的反应流量(Qp)相符。
14.根据权利要求9或12所述的金属氢化物合金罐的获得方法，其特征在于，上述步骤(e)中，利用比率因素(k)值并通过以下公式4来计算实际反应流量(Qk)值，
公式 4:Qe = kXQpo
15.根据权利要求9或12所述的金属氢化物合金罐的获得方法，其特征在于，上述步骤(f)中，利用比率因素(k)值并通过以下公式5来计算各个单元的实际反应速度(Rk)值， 公式 5:Re = kXRpo
16.根据权利要 求9所述的金属氢化物合金罐的获得方法，其特征在于，上述步骤(g)中，通过以下公式6-1或公式6-2来计算各个单元的上述金属氢化物合金内氢的浓度的变化， 公式6-1:Ci+1 = C1-Re (排出氢时)， 公式6-2:Ci+1 = C^Re (吸收氢时)。
【文档编号】G06F19/00GK103970980SQ201310565840
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年1月24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