太陽能金屬氫化物制冷技術(shù)大綱

太陽能金屬氫化物制冷技術(shù)大綱第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日目錄發(fā)展展望國內(nèi)外研究情況關(guān)鍵技術(shù)問題系統(tǒng)原理研究背景第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日目錄發(fā)展展望國內(nèi)外研究情況關(guān)鍵技術(shù)問題系統(tǒng)原理研究背景第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（概述）人類進(jìn)入21世紀(jì)以來,國際傳統(tǒng)化石類能源價(jià)格起伏不定,化石燃料燃燒后造成的排放污染問題日益凸顯,對于中國來說,經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展與資源需求之間的突出矛盾已不是一個(gè)嶄新的話題。如何尋找一種可再生的干凈能源作為補(bǔ)充品或局部替代品,是擺在每一個(gè)國家決策者和新能源制造商面前的重要課題。豐富的太陽輻射能作為取之不盡、無任何污染的廉價(jià)能源,無疑具有極大的發(fā)展?jié)摿Α５谒捻?，共五十二頁?022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（概述）太陽能既是一次能源,又是可再生能源,可免費(fèi)使用,又無需運(yùn)輸,對環(huán)境也不會造成任何污染,具有無與倫比的自然優(yōu)勢。中國正在經(jīng)歷現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程中所無法避免的污染陣痛,自身固有的能源結(jié)構(gòu)也不盡合理,環(huán)境污染問題對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的副作用及社會醫(yī)療成本的影響也毋庸贅言。第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（概述）因此,從宏觀上講,發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)的首要價(jià)值即是對傳統(tǒng)發(fā)展模式的糾正,是對可持續(xù)發(fā)展道路的踐行,更是對中國自然環(huán)境利用、保護(hù)機(jī)制的深刻變革。從具體產(chǎn)業(yè)發(fā)展上講,太陽能產(chǎn)業(yè)是具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ年柟猱a(chǎn)業(yè),開發(fā)運(yùn)用的核心技術(shù)還有很大的可成熟空間,鼓勵企業(yè)對技術(shù)進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新是我們搶占新時(shí)代核心技術(shù)制高點(diǎn)的重要機(jī)遇。此外,國內(nèi)現(xiàn)有的1000余家太陽能企業(yè)每年完成總產(chǎn)值約120億元,在帶動社會就業(yè)、促進(jìn)上下游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面都有顯著的作用,完全可以成為地方新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。第六頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（資源）我國幅員廣大,有著十分豐富的太陽能資源。據(jù)估算,我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50X1015MJ,全國各地太陽輻射總量為3350～8370MJ/cm2，中值為5860MJ/cm2。

我國的太陽能分布狀況見表1：第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（資源）第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（資源）第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（產(chǎn)業(yè)）目前太陽能的利用主要分為兩個(gè)方面:1)利用光熱效應(yīng),即把太陽光的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能,太陽能熱水器和太陽灶就是典型的例子。2)利用光生伏特(PV)效應(yīng)(簡稱光伏效應(yīng),也稱為光生電動勢效應(yīng)),將太陽光的輻射能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?太陽電池就是具有這種性能的半導(dǎo)體器件。由于太陽電池是利用光伏效應(yīng)的原理來工作的,所以太陽電池又稱光伏器件。太陽電池可以將太陽光的輻射能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?應(yīng)用非常方便,所以受到全世界的重視。第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（產(chǎn)業(yè)）1）光熱效應(yīng)：

我國太陽能熱能利用發(fā)展較為成熟,已形成較完整的產(chǎn)業(yè)體系,太陽能光熱產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)遙遙領(lǐng)先于世界水平,其自主知識產(chǎn)權(quán)率達(dá)到了95%以上。我國已經(jīng)成為世界上太陽能集熱器最大的生產(chǎn)和使用國,2006年全國太陽能熱水器累積使用已達(dá)9000萬m3,占世界總量的76%。1000多家太陽能熱水器生產(chǎn)企業(yè),每年創(chuàng)造的總產(chǎn)值近120億元。在高速發(fā)展的同時(shí),由于許多地方政府對之寄予超高期望,太陽能熱水器行業(yè)的競爭非常激烈,山東、江蘇、北京是太陽能熱水器主要生產(chǎn)基地。

我國的太陽能熱利用產(chǎn)業(yè),無論在規(guī)模、數(shù)量、市場成熟度方面,還是在核心技術(shù)、民族品牌方面,都領(lǐng)先于世界水平。第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（產(chǎn)業(yè)）2）光伏效應(yīng)：受國際大環(huán)境的影響和國際項(xiàng)目、政府項(xiàng)目的啟動與市場的拉動,我國光伏發(fā)電方面進(jìn)展明顯,形成了我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)。全國光伏電池及組裝廠已有10多家,制造能力達(dá)10萬kW以上。到2006年年底,全國光伏發(fā)電的總?cè)萘考s為2000多MW,主要用于解決偏遠(yuǎn)地區(qū)居民的用電問題。除偏遠(yuǎn)地區(qū)和特殊領(lǐng)域(通訊、導(dǎo)航和交通)供電項(xiàng)目外,我國也開始著手進(jìn)行屋頂并網(wǎng)光伏電示范項(xiàng)目。第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.1太陽能（產(chǎn)業(yè)）2）光伏效應(yīng)：雖然中國的光伏發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步,價(jià)格逐漸下降,但是由于發(fā)展時(shí)間短、經(jīng)驗(yàn)不足,從整體水平來看,中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還落后于國際水平。嚴(yán)格意義來講我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)只能屬于是一個(gè)加工產(chǎn)業(yè),光伏發(fā)電原材料90%以上至今仍然需要進(jìn)口,超過90%利用太陽能的產(chǎn)品出口國外,企業(yè)拿到的只是5%~6%的加工費(fèi)。第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1研究背景1.2金屬氫化物應(yīng)運(yùn)而生作為空調(diào)、熱泵、制冷機(jī)的核心材料，制冷劑氟利昂具有極其優(yōu)良的使用性能，但是氟利昂破壞臭氧層并引起溫室效應(yīng)等嚴(yán)重的環(huán)境問題，因此被列為淘汰產(chǎn)品。為了取代氟利昂，世界各國學(xué)者都在大力開發(fā)各種制冷劑，并取得了較大的進(jìn)步。自從金屬氫化物優(yōu)良的吸放氫性能被開發(fā)以來，金屬氫化物在工業(yè)、交通運(yùn)輸、發(fā)電等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，例如用于氫分離與提純材料、電池材料、催化劑材料、傳感器材料、氫能汽車與空調(diào)和制取高純金屬粉末等等。第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日目錄發(fā)展展望國內(nèi)外研究情況關(guān)鍵技術(shù)問題系統(tǒng)原理研究背景第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日2系統(tǒng)原理2.1太陽能與制冷空調(diào)太陽能產(chǎn)業(yè)正成為全球十分醒目的新興產(chǎn)業(yè)，而傳統(tǒng)的制冷空調(diào)裝置存在高能耗問題，節(jié)能環(huán)保技術(shù)在制冷空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用，其意義尤為深遠(yuǎn)；當(dāng)前，將太陽能應(yīng)用和制冷空調(diào)技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行研究成為一大熱點(diǎn)。第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日2系統(tǒng)原理2.1太陽能與制冷空調(diào)目前，正在研究的太陽能制冷系統(tǒng)有多種形式，但對太陽能的應(yīng)用歸納起來不外乎以下兩條途徑：一是太陽能光熱轉(zhuǎn)換，以熱制冷，如太陽能吸收式制冷、太陽能噴射式制冷、太陽能吸附式制冷等；二是太陽能光電轉(zhuǎn)換，以電制冷，如太陽能壓縮式制冷和太陽能半導(dǎo)體制冷等。前者，有的仍在進(jìn)行試驗(yàn)研究，有的已經(jīng)進(jìn)入示范應(yīng)用階段；后者，由于太陽能電池成本的日益降低，其實(shí)用化正逐步成為可能。第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日2系統(tǒng)原理2.2太陽能金屬氫化物制冷

金屬氫化物是近年來發(fā)展的一類新型的功能金屬材料，該材料能夠可逆的釋放和吸收氫氣，產(chǎn)生巨大的焓變，在釋放氫氣時(shí)吸收熱量，吸收氫氣時(shí)放出熱量。

金屬氫化物制冷系統(tǒng)屬于固體吸附式制冷系統(tǒng)，是一種以熱能為動力的制冷系統(tǒng)，通過儲氫合金與氫氣之間的可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)制冷的。

太陽能金屬氫化物制冷就是采用太陽能為動力的金屬氫化物制冷系統(tǒng)，它是一種對環(huán)境友好的制冷方式，不會對環(huán)境造成污染，且可利用低位廢熱。第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日2系統(tǒng)原理2.2太陽能金屬氫化物制冷金屬氫化物種類很多，覆蓋范圍也很廣，最簡單的金屬氫化物制冷系統(tǒng)包括兩種不同的儲氫材料，分別充填在兩個(gè)容器中。相同溫度下平衡壓力高的金屬氫化物稱為高溫金屬氫化物，相應(yīng)的容器稱為高溫反應(yīng)器；平衡壓力低的金屬氫化物稱為低溫金屬氫化物，相應(yīng)的容器稱為低溫反應(yīng)器。第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日2系統(tǒng)原理2.2太陽能金屬氫化物制冷圖1太陽能金屬氫化物制冷原理圖如圖1所示，兩種金屬氫化物即低壓貯氫化合物A與高壓貯氫化合物B密封在管道容器內(nèi)，當(dāng)B受太陽能集熱器加熱時(shí)，釋放出氫氣被金屬氫化物A吸收，A由于吸氫放出的熱量由散熱器帶走。B釋放完氫氣后，聯(lián)動閥門M和N自動關(guān)閉，同時(shí)開啟閥門D，則太陽能集熱器供熱系統(tǒng)關(guān)閉，吸熱器吸熱系統(tǒng)開啟，由于B不再受太陽能加熱，溫度逐漸降回到環(huán)境溫度，此時(shí)A的氫壓高于B的氫壓，B開始吸收氫氣，A則釋放氫氣的同時(shí)吸收外界的熱量，實(shí)現(xiàn)制冷降溫，制冷系統(tǒng)的制冷過程是間隙性進(jìn)行的，為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷，則必須采用兩對金屬氫化物合金對。第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日2系統(tǒng)原理2.3金屬氫化物制冷系統(tǒng)圖2金屬氫化物制冷循環(huán)原理圖第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日

金屬氫化物制冷循環(huán)有4個(gè)過程組成：制冷(UP)、預(yù)熱(PHP)、預(yù)冷(PCP)、再生(RP)。過程特點(diǎn)見下表：2系統(tǒng)原理2.3金屬氫化物制冷系統(tǒng)表1金屬氫化物制冷循環(huán)的組成第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖2金屬氫化物制冷循環(huán)原理圖2系統(tǒng)原理2.3金屬氫化物制冷系統(tǒng)如圖2所示，金屬氫化物MH1以溫度TM(一般為環(huán)境溫度)由外界熱源(一般為低品位熱能?太陽能)加熱到較高溫度Th,并在Th處進(jìn)行放氫反應(yīng),氫氣流經(jīng)處于TM的金屬氫化物MH2，與MH2發(fā)生吸氫反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量排除于環(huán)境之中(①點(diǎn))，然后將MH1和MH2的溫度分別下降到TM和TL(③點(diǎn)和④點(diǎn))，利用MH2在④處的平衡氫壓高于MHI在③處的平衡氫壓，使MH2發(fā)生放氫反應(yīng)，并從室內(nèi)吸取熱量Q1(制冷),放出的氫氣由MH1吸收，并放出熱量到環(huán)境中，在這一循環(huán)②?①?④?③?②，利用了溫度為Th的低品位熱能來達(dá)到制冷(溫度為TL)的目的。第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日目錄發(fā)展展望國內(nèi)外研究情況關(guān)鍵技術(shù)問題系統(tǒng)原

理研究背景第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日3關(guān)鍵技術(shù)問題太陽能集熱器金屬氫化物系統(tǒng)第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.1關(guān)鍵技術(shù)之太陽能集熱器3關(guān)鍵技術(shù)問題在太陽能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，由于太陽能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來，集熱器是各種利用太陽能的裝置的關(guān)鍵部分。太陽能集熱器是吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱介質(zhì)的裝置。所以太陽能集熱器的某些性能會影響整個(gè)太陽能空調(diào)的應(yīng)用。第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.1關(guān)鍵技術(shù)之太陽能集熱器3關(guān)鍵技術(shù)問題太陽能集熱器的效率低太陽能空調(diào)的效率低、價(jià)格高1第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.1關(guān)鍵技術(shù)之太陽能集熱器3關(guān)鍵技術(shù)問題2集熱溫度、冷水溫度及冷卻水溫度應(yīng)各為多少，才能建立一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，也是尚待解決的課題。只有有了合適的集熱器和制冷機(jī)，才能建立經(jīng)濟(jì)合理的太陽能空調(diào)系統(tǒng)。(匹配)第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.1關(guān)鍵技術(shù)之太陽能集熱器3關(guān)鍵技術(shù)問題3對于居住相對集中的樓房，集熱器的安裝受到很大的限制，這主要是因?yàn)樘柲芸照{(diào)的安裝不普遍，樓房的設(shè)計(jì)沒有考慮到太陽能空調(diào)。要通過太陽能應(yīng)用與建筑一體化設(shè)計(jì)來解決這個(gè)問題。第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.1關(guān)鍵技術(shù)之太陽能集熱器3關(guān)鍵技術(shù)問題4目前，還沒有太陽能制冷系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件、控制芯片、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的配套設(shè)備和零部件，這是科技與市場結(jié)合的問題。解決這一問題需要太陽能制冷形成一定的規(guī)模，占領(lǐng)一定的市場，還需要政府和科技部門給予支持。第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2關(guān)鍵技術(shù)之金屬氫化物系統(tǒng)金屬氫化物系統(tǒng)BECDA合金工質(zhì)對的選取抑制粉末化傳熱強(qiáng)化反應(yīng)床的設(shè)計(jì)與制作反應(yīng)器的設(shè)計(jì)3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.1合金工質(zhì)對的選取

金屬氫化物合金工質(zhì)對是金屬氫化物空調(diào)的核心，其組成和性能直接決定了空調(diào)的制冷性能。合適的金屬氫化物必須具備以下條件：有效吸氫量大。文獻(xiàn)中認(rèn)為有效吸氫量應(yīng)較大，H/M≥0.5(原子數(shù)比或摩爾比)。同時(shí)我們還應(yīng)考慮金屬氫化物的重量和體積，特別是對于汽車空調(diào)系統(tǒng)，由于其移動性和裝配空間有限，重量和體積顯得尤為重要，因此還應(yīng)考慮單位重量吸氫量和單位容積吸氫量應(yīng)較大。3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.1合金工質(zhì)對的選取合適的工作溫度和壓力。根據(jù)冷熱源的條件和金屬氫化物的性質(zhì)，合理選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟群蛪毫Ψ秶?，使氫化物對之間有充足的壓力差，氫氣能夠快速流動，保證循環(huán)時(shí)間，從而有利于連續(xù)制冷或制熱。但壓力不能太高，如分解壓過高，則吸氫時(shí)充氣壓力較高，需要使用耐高壓容器及管路設(shè)備。

較小的滯后系數(shù)和平臺因子。滯后現(xiàn)象是指吸放氫過程中金屬一氫系的平衡壓不相等的現(xiàn)象，平臺因子是P-C-T曲線的平高線特性。大的滯后系數(shù)意味著為進(jìn)行吸放氫的操作，必須以更大溫差對金屬、合金或氫化物進(jìn)行加熱、冷卻或以更大壓差用氫氣加壓和減壓，這樣，其貯氫能力和氫化反應(yīng)熱就得不到有效利用；3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.1合金工質(zhì)對的選取可逆性好、反應(yīng)速度快和氫擴(kuò)散速度大?？赡嫘院靡馕吨鴼浠飳χg的運(yùn)行更趨于平衡，有利于提高循環(huán)各方面的性質(zhì)。反應(yīng)速度快氫的擴(kuò)散速度大則等同于較短的循環(huán)時(shí)間，有利于連續(xù)制冷或制熱、增大總輸出熱量Eout。

具有較好的吸氫動力學(xué)特性。3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.2抑制粉末化合金氫化時(shí)，金屬晶格發(fā)生體積膨脹，脫氫時(shí)體積收縮，一般為10%～25%，由于吸氫合金本身很脆，吸氫后的體積急劇膨脹使其產(chǎn)生無數(shù)微細(xì)裂紋。在反復(fù)吸氫的操作下，合金就會進(jìn)一步粉化，這將產(chǎn)生很多不利影響。

1）粉末合金產(chǎn)生高的氣阻，大大降低傳熱傳質(zhì)效率；

2）增大容器中局部區(qū)域的合金充填密度，吸氫時(shí)因體積膨脹產(chǎn)生較大應(yīng)力，破壞裝置導(dǎo)致氫氣泄露；3）由于金屬氫化物循環(huán)中氫氣是單向流動的，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，合金粉末會逐漸隨著氫氣流向下游，使下游合金粉末堆積，引起較大流阻并使整個(gè)氫化物裝置失衡。3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.2抑制粉末化

解決方法：1）合金改良。利用制造合金的方法，用某種金屬代替合金中的一種元素或?qū)⒃摻饘偌尤牒辖鹬校瑏硪种坪辖鸬姆勰┗瘑栴}。例如大阪工業(yè)技術(shù)研究所為開發(fā)出微粉碎量少的材料，對MmNi5-yMny和MmNi5-yAly系多元合金進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)用Zr取代MmN4.5Mn0.5和MmNi4.5Al0.5中的部分M和Al，或向上述合金里添加Zr，可明顯抑制合金的粉粹。2）多孔體金屬氫化物，即用燒結(jié)的多孔體金屬氫化物代替合金粉末。將合金粉末與銅鋁等高塑性金屬粉末混合壓制燒結(jié)成一定形狀多孔的金屬氫化物，這種多孔體是使金屬氫化物粒子附著在多孔金屬框架上。由于采用這種結(jié)構(gòu)，即使合金完全變成氫化物，其導(dǎo)熱率也與金屬基本相同，但使用壽命和吸氫能力有所下降3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日金屬氫化物循環(huán)的傳熱主要有氫化物自身的傳熱和氫化物與熱源環(huán)境的傳熱(也稱為反應(yīng)器的傳熱)兩個(gè)方面。3.2.3傳熱強(qiáng)化a：金屬氫化物的傳熱強(qiáng)化。為保證金屬氫化物反應(yīng)和熱交換的順利進(jìn)行，氫化物的熱傳導(dǎo)性能至關(guān)重要，尤其是合金粉末通過反復(fù)吸放氫進(jìn)一步粉化，其導(dǎo)熱性能更差，從而使吸放氫所用的時(shí)間，即循環(huán)時(shí)間變長。因此，應(yīng)盡量改善氫化物層的導(dǎo)熱性能。3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.3傳熱強(qiáng)化b：反應(yīng)器的傳熱強(qiáng)化。反應(yīng)器的功能在于為金屬氫化物循環(huán)提供需要的冷熱源。3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.4反應(yīng)器的設(shè)計(jì)金屬氫化物(MH)反應(yīng)器作為反應(yīng)換熱器的統(tǒng)一體,是實(shí)現(xiàn)金屬氫化物空調(diào)MHAC能量轉(zhuǎn)換的核心。國內(nèi)外的MH反應(yīng)器主要可以歸納為以下幾種:管式反應(yīng)器(TR)最早在MHAC中使用,按合金充填位置可分為管外型和管內(nèi)型。前者因傳質(zhì)困難、承壓小而很少應(yīng)用,后者采用多根列管排布,內(nèi)設(shè)分布濾管,具有封裝性好、承壓高的特點(diǎn),但其管路復(fù)雜、濾管生產(chǎn)應(yīng)用性差;盤式反應(yīng)器(DR)具有較大的換熱面積和反應(yīng)速度,但MH的裝填量過低,且多盤組合的耐壓和密封性能較差;總之,現(xiàn)有MH反應(yīng)器用做MHAC都存在部分功能缺陷,因此開發(fā)新型MH反應(yīng)器就成為工業(yè)熱能回收的關(guān)鍵。3關(guān)鍵技術(shù)問題第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.4反應(yīng)器的設(shè)計(jì)3關(guān)鍵技術(shù)問題圖3新型環(huán)盤式反應(yīng)器(ADR)結(jié)構(gòu)示意圖第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.5反應(yīng)床的設(shè)計(jì)與制作金屬氫化物制冷系統(tǒng)工作平臺是在反應(yīng)床上面，所以反應(yīng)床是金屬氫化物制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵。它首先要能承受合金對在設(shè)計(jì)工況下的氫壓和粉末吸氫膨脹的應(yīng)力,還要承受溫差較高的交變熱沖擊。其次,反應(yīng)床必須有良好的傳熱、傳質(zhì)性能,以保證合適的氫化反應(yīng)動力和足夠的制冷功率。此外,在滿足強(qiáng)度要求的情況下應(yīng)盡可能減小反應(yīng)床重量。3關(guān)鍵技術(shù)問題第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2.5反應(yīng)床的設(shè)計(jì)與制作3關(guān)鍵技術(shù)問題圖4一種典型反應(yīng)床結(jié)構(gòu)第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日目錄發(fā)展展望國內(nèi)外

研究情況關(guān)鍵技術(shù)問題系統(tǒng)原

理研究背景第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日4國內(nèi)外研究情況自金屬氫化物熱泵問世以來就一直受到各國科技界的高度重視，先后制成了多種不同的金屬氫化物空調(diào)、熱泵，許多已經(jīng)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用。第四十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日4國內(nèi)外研究情況4.1國外研究

美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室自1975年開始對LaNi5-CaNi5系和MmNi4.15Fe0.85-LaNi4.7Al0.3系合金的冷暖氣系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，他們用于暖氣時(shí)的試驗(yàn)參數(shù)為：8循環(huán)/小時(shí)，工作系數(shù)為0.7。1977年Terry獲得氫化物熱泵的第一個(gè)專利，他當(dāng)時(shí)使用的合金對是LaNi4Cu/TiFe。1977年美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室建成的太陽能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)采用CaNi5/LaNi5合金對，在117℃/40℃/8℃操作溫度下，凈制冷量為3.5KW。20世紀(jì)80年代美國的SolarTurbinesInternationalInc,以LaNi5/LaNi4.5Al0.5合金對做制冷循環(huán)樣機(jī)，循環(huán)時(shí)間τ=3～6分鐘，以90℃的廢熱作為熱源、29℃的大氣環(huán)境作為散熱源時(shí)，產(chǎn)生4.4～10℃的低溫，開發(fā)出制冷功率為3000kcal/h。1981年德國DiamlerBenz公司開始對能廣泛用于低溫至高溫區(qū)域的金屬氫化物熱泵和車用空調(diào)及家用空調(diào)進(jìn)行了研究，使用LaNi5/Ti0.9Zr0.1CrMn合金對進(jìn)行的制冷循環(huán)，在150℃的高溫?zé)嵩春?0℃的中溫?zé)嵩聪芦@得了-25℃的低溫。第四十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

日本積水化學(xué)工業(yè)公司開發(fā)成功太陽能金屬氫化物冷暖空調(diào)系統(tǒng)，夏季用收集的約90℃的太陽能作為驅(qū)動熱源生15℃的冷水；冬季則利用約40℃的太陽熱和約110℃的輔助熱源獲得>45℃采暖熱源。該套系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低于以往太陽能系統(tǒng)的1/3。系統(tǒng)使用兩種LaNi5系合金，共90kg。當(dāng)采用空調(diào)制冷的同時(shí)又提供熱水方式時(shí)，輸出9660kcal/h；采用空調(diào)供暖氣的同時(shí)又提供熱水方式時(shí)，輸出15500kcal/h。該公司還進(jìn)行了回收工廠廢熱的金屬氫化物工業(yè)熱泵的開發(fā)研究。日本中央電氣工業(yè)公司采用氣體-液體熱交換器，使用兩種MnNi5系合金共40kg，用140～160℃的廢氣熱源制取5℃左右的冷水，開發(fā)研究成功金屬氫化物熱泵冷水發(fā)生示范裝置。該系統(tǒng)最大輸出1980kcal/h，有效輸出1320kcal/h。

……4國內(nèi)外研究情況4.1國外研究第四十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日第四十七頁，共五十二頁，2022年，8月2