金属氢化物热泵及其研究进展.docxVIP

MH1 AH MH2 LnP 2BC H2D1/T 1/T 1/T 1/TH M L1 吸热反应2 放热反应3 功4 吸热反应5 放热反应金属氢化物热泵及其研究进展Investigation on the development and application of MetalHydride Heat Pump·饶荣水 Rong-shui Rao谷波Bo Gu周泽 Ze Zhou李开元 Kai-yuan Li本文综述了氢化物热泵的工作原理以及氢化物发生吸氢和sf0h脱氢反应的机理，并对氢化物热泵在供水系统、太阳能利用系sh0f对采用压缩机驱动的氢化物热泵系统进行了介绍，并对氢化物热泵研究和应用中的课题进行了展望。金属氢化物 热泵 应用The article presents the principle of metal hydride heatprocess of desorption and adsorption of hydrogen in metal12Lwater pumping system, solar energy system, cooling waterMHcascading cycle is introduced. The problems for furtherinvestigation and application of metal hydride heat pump system aremetal hydride , heat pump , application看出，氢化物热泵循环由一个工作在 T和 T 之间的热机循环H M1 前言为从根本上解决空调用电问题，除了提高现有电制冷空调 的能效比外，还需要开发其它类型的、电力消耗少的、最好能 够利用太阳能、地热能等可再生能源的空调产品[1] 。金属氢化 物热泵系统以氢气为制冷剂，能够利用太阳能、地热能、工业 余热和各种燃料机车的尾气以及工业余热等低品位热能来驱 动，被认为是一种具有很好发展前景的空调系统。金属氢化物 热泵系统具有以下优点：①可利用废热、太阳能等低品位的热 源，是唯一由热驱动、无运动部件的热泵；②系统通过固气相 作用，无腐蚀，由于无运动部件，因而无磨损，无噪声；③ 系 统工作温度范围大，且工作温度可调，不存在制冷剂对大气臭 氧层的破坏作用；④ 可达到夏季制冷，冬季供暖的目的。基于 以上优点，金属氢化物热泵自从美国学者Terry 提出以来，引 起了国际上众多学者的关注。我国的国家“863”计划、国家自 然科学基金都资助过金属氢化物的开发和利用研究项目。为使 更多的科技人员了解金属氢化物及其在空调节能以及利用可再 生能源方面的价值，本文将介绍金属氢化物热泵的工作原理并 综述金属氢化物热泵的必威体育精装版研究进展。和一个工作在 T ,和 T 之间的热泵循环组成。M L图 1 制冷 / 增热型氢 化物热泵的 Van ’t Hoff 图图 2 制冷 / 增热型氢化 物热泵的能量流向 将图 1 所示的循环方向逆向进行，构成升温型氢化物热泵2 工作原理2.1 氢化物热泵的工作原理 金属氢化物热泵的原理是通过氢气与储氢材料之间的可逆化学反应，利用金属氢化物吸热放氢和吸氢放热的特点，通过 交替加热与冷却，实现加热或制冷的目的。金属氢化物与氢气循环，其工作原理如图 3 所示。图中 MH 和 MH 分别为两种12储氢合金的Van’t Hoff线，在热泵完成一次循环的过程中，在A 点和 C 点发生吸热放氢反应，在 B 点和 D 点发生吸氢放热反 应。图 4 表示了这种循环方式的能量流向关系。这样，通过吸 收中温热源 T 的热量，可以向高温热源 T 和低温热源 T 放出M H L热量，实现升温型循环的目的。2.2 氢化物吸氢和脱氢反应机理 氢气在氢化物颗粒中的传质过程主要受β - 相的限制，因的典型反应如下为 M+ xH =MH + △ H ，式中 M 为储氢22x材料，MH 为对应的金属氢化物， △ H 为氢化物生成焓变。用x于热泵的金属氢化物满足 Van’t Hoff 方程，即 lnP=- △H/44家电科技 (2005 年2 月号)技术·研究RESEARCH DEVELOPMENT摘要： 统、冷冻水关键词 ：Abstract: pump the hydride bed pump in system andpresented.Keyword:供应系统、复叠循环系统上的应用进行了介绍，同时is summarized. The application of metal hydride heat(RT)+△S/R+F (X -X /2) +F ，式中P为氢化物平衡压力，△S为 氢化物分解熵变，R 为气体常数，F 为表示坪域平坦性的参数，F 为表示坪域滞后性的参数，X