金属氢化物热泵及其研究进展

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1、MH1AHMH2LnP2BCH2D1/T1/T1/T1/THML1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InvestigationonthedevelopmentandapplicationofMetalHydrideHeatPump·饶荣水Rong-shuiRao谷波BoGu周泽ZeZhou李开元Kai-yuanLi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

2、行了展望。金属氢化物热泵应用Thearticlepresentstheprincipleofmetalhydrideheatprocessofdesorptionandadsorptionofhydrogeninmetal12Lwaterpumpingsystem,solarenergysystem,coolingwaterMHcascadingcycleisintroduced.Theproblemsforfurtherinvestigationandapplicationofmetalhydrideheatpumpsystemaremet

3、alhydride,heatpump,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HM1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

4、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最新研究进展。和一个工作在T,和T之间的热泵循环组成。ML图1制冷/增热型氢化物热泵

5、的Van’tHoff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’tHoff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，

6、可以向高温热源T和低温热源T放出MHL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’tHoff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:pumpthehydridebedpumpinsystemandpresented.Keyword

7、:供应系统、复叠循环系统上的应用进行了介绍，同时issummarized.Theapplicationofmetalhydrideheat(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为吸储氢的最大量(H/合金)，X为吸储氢量(H/合金)。通常选择两种平衡压力不同的储氢材料组成氢化物热泵，通过两种储氢材料之间的平衡压力差来驱动氢气的流动，实现吸氢放热和吸热放氢的循环过程。金属氢化物热泵按其功能分为升温型、增热型和制冷型三种。制冷/增热

8、型氢化物热泵的工作原理见图1，图中MH和MH分别为两种储氢合金的Van’tHoff线，C点对应于低温热源温度T，B点和D点对应于中温热源温度T，A点对应于高温热源温