KR101306584B1 - Numerical modeling algorith for metal hydride tank interpretation - Google Patents

Numerical modeling algorith for metal hydride tank interpretation Download PDF

Info

Publication number
KR101306584B1
KR101306584B1 KR1020130009736A KR20130009736A KR101306584B1 KR 101306584 B1 KR101306584 B1 KR 101306584B1 KR 1020130009736 A KR1020130009736 A KR 1020130009736A KR 20130009736 A KR20130009736 A KR 20130009736A KR 101306584 B1 KR101306584 B1 KR 101306584B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction
alloy
initial
flow rate
temperature
Prior art date
Application number
KR1020130009736A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조성욱
권한중
유정현
김지웅
이경우
오상근
Original Assignee
한국지질자원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020130009736A priority Critical patent/KR101306584B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101306584B1 publication Critical patent/KR101306584B1/en
Priority to PCT/KR2014/000682 priority patent/WO2014119876A1/en
Priority to JP2015552594A priority patent/JP6099768B2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

PURPOSE: An algorithm of a numerical model for metal hydride alloy tank interpretation is provided to produce a temperature, a reaction rate, and a change of hydrogen concentration of MH alloy according to hydrogen reaction only with numerical model calculation for various types of MH alloy tanks, thereby removing various aspects of constraints such as device manufacturing costs, experiment costs, or time. CONSTITUTION: An initial hydrogen concentration within MH alloy, an initial temperature and an initial reaction velocity value are inputted. A residual hydrogen concentration within the MH alloy depending on reaction flow is calculated, and a reaction temperature according to heat of reaction depending on the reaction flow is calculated. The reaction flow is calculated at a fixed time interval defined by formula 2. The residual hydrogen concentration calculation step, the reaction temperature calculation step, and the reaction flow calculation step are repeated according to an interpretation period and the time interval.

Description

MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘 {NUMERICAL MODELING ALGORITH FOR METAL HYDRIDE TANK INTERPRETATION}Algorithm of Numerical Model for Analysis of MH Alloy Tank {NUMERICAL MODELING ALGORITH FOR METAL HYDRIDE TANK INTERPRETATION}

본 발명은 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다양한 형상의 MH(metal hydride) 합금 탱크에 대해 수소 반응에 따른 온도 변화와 반응 속도 및 MH 합금 내 수소 농도 변화를 산출할 수 있는 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘에 관한 것이다.
The present invention relates to an algorithm of a numerical model for MH alloy tank analysis, and more particularly, to calculate temperature change, reaction rate, and hydrogen concentration change in MH alloy for various shapes of metal hydride (MH) alloy tanks. Algorithm of numerical model for MH alloy tank analysis that can be done.

수소는 자원이 풍부하며 다른 형태로의 에너지 전환이 쉽고 에너지 저장 매체로도 뛰어난 장점을 가지고 있어 화석 연료를 대체할 유력한 미래의 에너지원으로 기대되고 있다. 그러나 수소는 상온, 상압에서 기체로 존재하기 때문에 체적당 에너지 밀도가 낮고, 저장, 운반이 불편하다는 문제점을 가지고 있다.Hydrogen is expected to be a viable future energy source to replace fossil fuels because of its abundant resources, its easy transformation into other forms of energy and its outstanding advantages as an energy storage medium. However, since hydrogen exists as a gas at room temperature and pressure, energy density per volume is low, and storage and transportation are inconvenient.

이 문제점을 해결해 줄 유력한 방법 중 하나로서, 부피저장밀도가 가장 우수하고 상온 상압 부근에서 가역적으로 수소의 흡수 및 방출이 가능한 특징을 가지고 있는 금속수소화물을 이용한 수소저장이 연구되고 있다. 그런데 수소가 금속에(또는 금속수소화물로부터) 흡수(또는 방출)되는 속도는 반응에 수반되는 발열(또는 흡열)에 의해 점차 느려지게 되어 저장(또는 방출) 효율성을 저하시킨다.As one of the leading methods to solve this problem, hydrogen storage using metal hydride has been studied, which has the best volume storage density and reversible absorption and release of hydrogen near room temperature and normal pressure. However, the rate at which hydrogen is absorbed (or released) by the metal (or from the metal hydride) is gradually slowed down by the exotherm (or endotherm) accompanying the reaction, thereby degrading storage (or release) efficiency.

따라서, 열 전달이 잘되는 구조를 가진 금속수소화물 탱크의 설계가 중요한 기술이 된다. 그러나, 수 없이 다양한 형상의 금속수소화물 탱크를 실물 제작하여 실측 실험을 통해 거동 분석을 할 수는 없다. 따라서, 수치모델을 통한 계산으로 적절한 금속수소화물 탱크를 설계하려는 노력이 이루어지고 있다.Therefore, the design of a metal hydride tank having a structure with good heat transfer becomes an important technique. However, it is not possible to analyze the behavior through actual experiments in the production of metal hydride tanks of various shapes. Therefore, efforts have been made to design a suitable metal hydride tank by calculation through a numerical model.

특히, 금속수소화물에 있어 온도와 수소 반응 속도의 관계를 정의하고, 이에 따라 탱크 사용에 따른 온도 및 반응 속도 변화를 미리 예측할 수 있다면, 탱크 사용자의 요구 조건(사용 조건)에 맞는 금속수소화물 탱크의 설계가 가능할 것이다. 그러나, 기존에 사용되고 있는 수치모델에서는 미세한 영역을 대상으로 시스템의 그리드(grid)를 구성하고 열 이동 지배 방정식을 계산하며, 평형압력(equilibrium pressure), 활성화 에너지(activation energy) 등 다양한 재료 물성을 바탕으로 반응 유량을 계산하였다.In particular, if the relationship between temperature and hydrogen reaction rate in metal hydride can be defined and the change in temperature and reaction rate according to the use of the tank can be predicted in advance, the metal hydride tank meets the requirements of the user of the tank. The design of will be possible. However, in the existing numerical model, the grid of the system is composed of fine areas, the heat transfer governing equation is calculated, and various material properties such as equilibrium pressure and activation energy are used. The reaction flow rate was calculated by.

그러나, 평형압력, 활성화 에너지 등 다양한 재료 물성을 반영한 모델링의 경우에는 계산식의 복잡성 및 필요 변수의 복잡성 등으로 인해 실험과의 오차가 커 신뢰성이 떨어지거나, 계산량이 많아 해석의 효율 및 실용성에 문제가 있었다.However, in the case of modeling reflecting various material properties such as equilibrium pressure and activation energy, the error from the experiment is large due to the complexity of the calculation formula and the complexity of the necessary variables. there was.

또한, 미세한 스케일(microscopic scale)에서의 거동 분석은 해석 가능한 시스템의 스케일에서 제한을 받을 수 밖에 없는 문제가 있었다.In addition, behavior analysis on a microscopic scale has a problem that can not be limited in the scale of the interpretable system.

관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2007-0013385호(2007.01.31 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 연료전지 자동차용 수소저장합금 내의 수소량 측정방법이 기재되어 있다.
Related prior arts are Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0013385 (published Jan. 31, 2007), which discloses a method for measuring the amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy for fuel cell vehicles.

본 발명의 목적은 다양한 형상의 MH(metal hydride) 합금 탱크에 대해 수소 반응에 따른 온도 변화와 반응 속도 및 합금 내 수소 농도 변화를 산출할 수 있는 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide an algorithm of a numerical model for MH alloy tank analysis, which can calculate the temperature change, reaction rate, and hydrogen concentration change in the alloy according to hydrogen reaction for metal hydride (MH) alloy tanks of various shapes. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘은 (a) MH 합금 내 초기 수소 농도(Cinitial), 초기 온도 (Tinitial) 및 초기 반응 속도 (Rinitial) 값을 입력하는 단계; (b) 하기 식 1-1 또는 1-2에 따라 반응 유량에 의존한 MH 합금내 잔여 수소 농도(CH2)를 산출하는 단계; (C) 상기 반응 유량에 의존한 반응열에 따른 반응 온도를 산출하는 단계; (d) 실험적으로 미리 결정된 하기 식 2에 따라 설정된 시간 간격별로 반응 유량을 산출하는 단계; 및 (e) 해석하고자 하는 기간 및 시간 간격에 따라 상기 (b) 단계 내지 (d) 단계를 반복 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Algorithm of the numerical model for MH alloy tank analysis according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is (a) initial hydrogen concentration (C initial ), initial temperature (T initial ) and initial reaction rate (R initial in the MH alloy Inputting a value); (b) calculating the residual hydrogen concentration (C H2 ) in the MH alloy depending on the reaction flow rate according to the following Equation 1-1 or 1-2; (C) calculating a reaction temperature according to the heat of reaction depending on the reaction flow rate; (d) calculating a reaction flow rate at intervals set in accordance with Experiment 2 previously determined; And (e) repeating steps (b) to (d) according to the period and time interval to be analyzed.

식 1-1 : CH2 = Cinitial - [반응 유량 (flow rate) × time] (수소 방출 시)Equation 1-1: C H2 = C initial- [flow rate × time] (at hydrogen release)

식 1-2 : CH2 = Cinitial + [반응 유량 (flow rate) × time] (수소 흡수 시)Equation 1-2: C H2 = C initial + [flow rate × time] (when hydrogen is absorbed)

식 2 : 반응 유량(flow rate) R = f(T, CH2)Equation 2: Reaction Flow Rate R = f (T, C H2 )

(여기서, T는 온도이고, CH2는 MH 합금 내 수소 농도를 나타냄.)
(Where T is the temperature and C H2 represents the hydrogen concentration in the MH alloy.)

본 발명은 다양한 형상의 MH 합금 탱크에 대해 수치 모델에 의한 계산만으로 수소와의 반응에 따른 온도 변화와 반응 속도 및 MH합금 내 수소 농도 변화를 산출할 수 있는 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘을 제공한다. 따라서, 장치 제작 비용 및 이에 대한 실험 비용이나 시간 등 여러 방면으로부터의 제약을 탈피할 수 있다.
The present invention provides an algorithm of numerical model for MH alloy tank analysis, which can calculate temperature change, reaction rate and hydrogen concentration change in MH alloy according to reaction with hydrogen only by calculation by numerical model for MH alloy tanks of various shapes. to provide. Therefore, it is possible to escape the constraints from various aspects, such as the cost of manufacturing the device and the cost and time for the experiment.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an algorithm of a numerical model for MH alloy tank analysis according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, an algorithm of a numerical model for MH alloy tank analysis according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an algorithm of a numerical model for MH alloy tank analysis according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘은 초기 데이터 값 입력 단계, MH 합금내 잔여 수소 농도 산출 단계, 반응 온도 산출 단계, 반응 유량 산출 단계 및 해석 기간 및 시간 간격별로 반복 실시 단계를 포함한다.
1, the algorithm of the numerical model for MH alloy tank analysis according to the embodiment of the present invention shown is the initial data value input step, the residual hydrogen concentration calculation step, the reaction temperature calculation step, the reaction flow rate calculation step and Iterative implementation steps are included for each analysis period and time interval.

초기 데이터 값 입력Enter initial data value

초기 데이터 값 입력 단계에서는 합금 내 수소 농도(C), 온도(T), 그리고 반응 속도(R)의 세 변수에 대해 각각 초기 값 Cinitial, Tinitial 및 Rinitial 값을 입력한다.
In the initial data value input step, initial values C initial , T initial, and R initial are input for three variables of hydrogen concentration (C), temperature (T), and reaction rate (R) in the alloy, respectively.

MH 합금내 잔여 수소 농도 산출Calculation of residual hydrogen concentration in MH alloy

MH 합금내 잔여 수소 농도 산출 단계에서는 하기 식 1-1 또는 1-2에 따라 반응 유량에 의존한 MH 합금내 잔여 수소 농도(CH2)를 산출한다. 특히, 본 발명의 발명자들은 MH 합금 내 수소 농도(CH2)는 수소 방출 및 흡수의 경우에 각각 하기 식 1-1 및 식 1-2와 같이 나타낼 수 있음을 알아내었다.
In the step of calculating the residual hydrogen concentration in the MH alloy, the residual hydrogen concentration (C H2 ) in the MH alloy is calculated according to the reaction flow rate according to the following Equation 1-1 or 1-2. In particular, the inventors of the present invention have found that the hydrogen concentration (C H2 ) in the MH alloy may be represented as in the following Equations 1-1 and 1-2, respectively, in the case of hydrogen release and absorption.

식 1-1 : CH2 = Cinitial - [반응 속도(reaction rate) × time](수소 방출 시)Equation 1-1: C H2 = C initial [Reaction rate × time] (at hydrogen release)

식 1-2 : CH2 = Cinitial + [반응 속도(reaction rate) × time](수소 흡수 시)Equation 1-2: C H2 = C initial + [reaction rate × time] (when hydrogen is absorbed)

즉, MH 합금 내 수소 농도는 초기 값을 기준으로 시간에 따른 반응속도의 누적을 흡수의 경우 더하거나 방출의 경우 뺌으로써 계산할 수 있다.
In other words, the hydrogen concentration in the MH alloy can be calculated by adding the cumulative reaction rate over time based on the initial value or adding it for absorption.

반응 온도 산출Reaction temperature output

반응 온도 산출 단계에서는 반응 유량에 의존한 반응열에 따른 반응 온도를 산출한다. MH 합금은 수소를 공급받을 시에는 발열 반응을 하고, 수소를 방출할 시에는 흡열 반응을 한다. 또한, 단위 수소 반응량 당 반응 열량은 MH 합금재료의 물성으로 정해져 있으며, 반응 속도는 단위 시간 당 반응량과 동일하므로, 반응 속도에 의존한 단위 시간 당 반응열의 변화에 따른 온도의 변화를 계산할 수 있다. 수치 모델 계산시 해당 반응 속도에 따라 각 셀(cell)을 양수(흡수의 경우) 혹은 음수(방출의 경우) 값을 갖는 열원으로 지정하여 온도 변화를 산출할 수 있다.
In the reaction temperature calculation step, the reaction temperature according to the heat of reaction depending on the reaction flow rate is calculated. The MH alloy undergoes an exothermic reaction when hydrogen is supplied, and an endothermic reaction when hydrogen is released. In addition, since the amount of reaction heat per unit hydrogen reaction amount is determined by the physical properties of the MH alloy material and the reaction rate is the same as the amount of reaction per unit time, the change in temperature according to the change in reaction heat per unit time depending on the reaction rate can be calculated. have. When calculating the numerical model, the temperature change may be calculated by designating each cell as a heat source having a positive value (in the case of absorption) or a negative number (in the case of emission) according to the reaction rate.

반응 유량 산출Reaction flow rate calculation

반응 유량 산출 단계에서는 실험적으로 미리 결정된 하기 식 2에 따라 설정된 시간 간격별로 반응 유량을 산출한다. 이때, 대입 변수 T 및 CH2는 상술한 반응 온도 산출 단계 및 MH 합금내 잔여 수소 농도 산출 단계에서 각각 산출된 온도 및 농도 값을 대입한다. 이를 통해, 계산 시스템의 각 셀에 대해 새로운 반응 속도(R)가 산출될 수 있다.
In the reaction flow rate calculation step, the reaction flow rate is calculated for each time interval set in accordance with the following Equation 2, which is experimentally determined. At this time, the substitution variables T and C H2 substitute the temperature and concentration values calculated in the above-described reaction temperature calculation step and the residual hydrogen concentration calculation step in the MH alloy, respectively. Through this, a new reaction rate R can be calculated for each cell of the calculation system.

식 2 : 반응 속도(flow rate, R) = f(T, CH2)Equation 2: Flow Rate (R) = f (T, C H2 )

(여기서, T는 반응 온도이고, CH2는 합금 내 수소 농도를 나타냄.)
Where T is the reaction temperature and C H2 represents the hydrogen concentration in the alloy.

해석 기간 및 시간 간격별로 반복 실시Repeated analysis period and time interval

해석 기간 및 시간 간격별로 반복 실시 단계에서는 해석하고자 하는 기간 및 시간 간격에 따라 MH 합금내 잔여 수소 농도 산출 단계 내지 반응 유량 산출 단계를 반복 실시한다. 이를 통해, 시간 경과에 따른 온도, MH 합금 내 수소 농도 및 반응 속도의 변화를 산출할 수 있다.
In the repetition step for each analysis period and time interval, the step of calculating the residual hydrogen concentration in the MH alloy to calculating the reaction flow rate is repeated according to the period and time interval to be analyzed. Through this, it is possible to calculate the change in temperature, hydrogen concentration and reaction rate in the MH alloy over time.

전술한 본 발명의 실시예에 따른 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 알고리즘은 다양한 형상의 MH 합금 탱크에 대해 수치 모델에 의한 계산만으로 수소와의 반응에 따른 온도 변화와 반응 속도 및 MH합금 내 수소 농도 변화를 산출할 수 있게 한다. 따라서, 장치 제작 비용 및 이에 대한 실험 비용이나 시간 등 여러 방면으로부터의 제약을 탈피할 수 있다.
The algorithm of the numerical model for the MH alloy tank analysis according to the embodiment of the present invention described above is the temperature change and reaction rate and the hydrogen concentration in the MH alloy according to the reaction with hydrogen only by the numerical model for the MH alloy tank of various shapes Allows you to calculate change. Therefore, it is possible to escape the constraints from various aspects, such as the cost of manufacturing the device and the cost and time for the experiment.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.

Claims (3)

사용자의 요구 조건(사용 조건)에 맞는 다양한 형상의 MH(metal hydride) 합금 탱크의 설계가 가능하도록 수소 반응에 따른 MH 합금 내 수소 농도 변화, 온도 변화 및 반응 유량을 산출할 수 있는 방법으로서,
(a) MH 합금 내 초기 수소 농도(Cinitial), 초기 온도 (Tinitial) 및 초기 반응 속도 (Rinitial) 값을 입력하는 단계;
(b) 하기 식 1-1 또는 1-2에 따라 반응 유량에 의존한 MH 합금내 잔여 수소 농도(CH2)를 산출하는 단계;
(C) 상기 반응 유량에 의존한 반응열에 따른 반응 온도를 산출하는 단계;
(d) 실험적으로 미리 결정된 하기 식 2에 따라 설정된 시간 간격 별로 반응 유량을 산출하는 단계; 및
(e) 해석하고자 하는 기간 및 시간 간격에 따라 상기 (b) 단계 내지 (d) 단계를 반복 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 산출방법.

식 1-1 : CH2 = Cinitial - [반응 유량 (flow rate) × time] (수소 방출 시)
식 1-2 : CH2 = Cinitial + [반응 유량 (flow rate) × time] (수소 흡수 시)
식 2 : 반응 유량(flow rate) R = f(T, CH2)
(여기서, T는 온도이고, CH2는 MH 합금 내 수소 농도를 나타냄.)
As a method to calculate the hydrogen concentration change, temperature change and reaction flow rate in the MH alloy according to the hydrogen reaction to enable the design of metal hydride (MH) alloy tanks of various shapes to meet the user's requirements (use conditions),
(a) inputting initial hydrogen concentration (C initial ), initial temperature (T initial ), and initial reaction rate (R initial ) in the MH alloy;
(b) calculating the residual hydrogen concentration (C H2 ) in the MH alloy depending on the reaction flow rate according to the following Equation 1-1 or 1-2;
(C) calculating a reaction temperature according to the heat of reaction depending on the reaction flow rate;
(d) calculating a reaction flow rate at intervals set in accordance with Experiment 2 previously determined; And
(e) repeating the steps (b) to (d) according to the period and time interval to be analyzed.

Equation 1-1: C H2 = C initial- [flow rate × time] (at hydrogen release)
Equation 1-2: C H2 = C initial + [flow rate × time] (when hydrogen is absorbed)
Equation 2: Reaction Flow Rate R = f (T, C H2 )
(Where T is the temperature and C H2 represents the hydrogen concentration in the MH alloy.)
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 수소 반응량에 따른 반응 열량은
수치 모델 계산시 해당 반응 속도에 따라 각 셀(cell)을 양수(흡수의 경우) 또는 음수(방출의 경우) 값을 갖는 열원으로 지정하여 온도 변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 산출방법.
The method of claim 1,
In the step (c)
Reaction heat amount according to the hydrogen reaction amount
Numerical value for MH alloy tank analysis, which calculates the temperature change by designating each cell as a heat source having positive (absorption) or negative (releasing) value according to the reaction rate Model calculation method.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 반응 유량은
상기 (b) 단계 및 (c) 단계에서 각각 산출된 MH 합금내 수소 농도 및 온도 값을 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 MH 합금 탱크 해석용 수치모델의 산출방법.
The method of claim 1,
In the step (d)
The reaction flow rate is
Method for calculating a numerical model for MH alloy tank analysis, characterized in that the calculation by substituting the hydrogen concentration and the temperature value in the MH alloy respectively calculated in step (b) and (c).
KR1020130009736A 2013-01-29 2013-01-29 Numerical modeling algorith for metal hydride tank interpretation KR101306584B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130009736A KR101306584B1 (en) 2013-01-29 2013-01-29 Numerical modeling algorith for metal hydride tank interpretation
PCT/KR2014/000682 WO2014119876A1 (en) 2013-01-29 2014-01-23 Numerical model algorithm for interpretation of mh alloy tank
JP2015552594A JP6099768B2 (en) 2013-01-29 2014-01-23 Numerical model algorithm for MH alloy tank analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130009736A KR101306584B1 (en) 2013-01-29 2013-01-29 Numerical modeling algorith for metal hydride tank interpretation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101306584B1 true KR101306584B1 (en) 2013-09-10

Family

ID=49455636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130009736A KR101306584B1 (en) 2013-01-29 2013-01-29 Numerical modeling algorith for metal hydride tank interpretation

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6099768B2 (en)
KR (1) KR101306584B1 (en)
WO (1) WO2014119876A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11495810B1 (en) * 2016-08-26 2022-11-08 Hrl Laboratories, Llc Power management system and method of operating the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3291385B2 (en) * 1993-12-21 2002-06-10 三洋電機株式会社 Performance prediction method of hydrogen storage alloy
JP3416334B2 (en) * 1994-09-22 2003-06-16 三洋電機株式会社 Performance evaluation device for hydrogen storage alloy
JP2002333100A (en) * 2001-05-09 2002-11-22 Honda Motor Co Ltd Hydrogen remaining amount detecting device and hydrogen supply method for hydrogen storage tank
JP2005083452A (en) * 2003-09-08 2005-03-31 Japan Steel Works Ltd:The Evaluation device for hydrogen supply system, and its evaluation method and evaluation program
JP4061556B2 (en) * 2005-08-12 2008-03-19 株式会社新潟Tlo Hydrogen amount sensor and hydrogen storage device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
한국수소 및 신에너지학회 논문집(2011.10) 제22권 제5호, 수소저장합금을 이용하는 수소공급시스템의 운전 방법 최적화 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11495810B1 (en) * 2016-08-26 2022-11-08 Hrl Laboratories, Llc Power management system and method of operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014119876A1 (en) 2014-08-07
JP6099768B2 (en) 2017-03-22
JP2016513215A (en) 2016-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chibani et al. Heat and mass transfer during the storage of hydrogen in LaNi5-based metal hydride: 2D simulation results for a large scale, multi-pipes fixed-bed reactor
Abdollahzadeh et al. Analysis of PEM (Polymer Electrolyte Membrane) fuel cell cathode two-dimensional modeling
Bao et al. Simulation studies on heat and mass transfer in high-temperature magnesium hydride reactors
Chibani et al. Effect of the tank geometry on the storage and destocking of hydrogen on metal hydride (LaNi5H2)
Kikkinides et al. Dynamic modelling and optimization of hydrogen storage in metal hydride beds
Linares et al. Recuperated versus single-recuperator re-compressed supercritical CO2 Brayton power cycles for DEMO fusion reactor based on dual coolant lithium lead blanket
Johnson et al. Model-based design of an automotive-scale, metal hydride hydrogen storage system
Panos et al. Dynamic optimization and robust explicit model predictive control of hydrogen storage tank
Hathaway et al. Effect of flow rates on operation of a solar thermochemical reactor for splitting CO2 via the isothermal ceria redox cycle
Kikkinides Design and optimization of hydrogen storage units using advanced solid materials: General mathematical framework and recent developments
Mazloum et al. Comparative study of various constant-pressure compressed air energy storage systems based on energy and exergy analysis
Jo et al. Effective sensor placement in a steam reformer using gappy proper orthogonal decomposition
KR101306584B1 (en) Numerical modeling algorith for metal hydride tank interpretation
Nagarajan et al. CFD modeling and experimental validation of sulfur trioxide decomposition in bayonet type heat exchanger and chemical decomposer for different packed bed designs
KR101306582B1 (en) Numerical modeling method for metal hydride tank interpretation
Yeoh et al. Comparative Large Eddy Simulation study of a large-scale buoyant fire
KR101245332B1 (en) Numerical modeling method for metal hydride tank interpretation
Lee et al. Optimal design of the multi-bed storage system in fusion fuel cycle under periodic demand based on the state-task network representation
Yu et al. Adaptive first-crossing approach for life-cycle reliability analysis
Shiri A model of transient heat transfer in a packed bed of alumina particles
Abboud et al. Development of Transient Coupled Chemical-Thermal-Fluid Multiphysics Simulation for Unsealed, Vented Aluminum-clad Spent Nuclear Fuel Storage Canister
Ranong et al. Application of Danckwerts-type boundary conditions to the modeling of the thermal behavior of metal hydride reactors
Lesmana et al. Topology optimization of gyroid structure-based metal hydride reactor for high-performance hydrogen storage
KR101268371B1 (en) Metal hydride tank system and simplified numerical modeling method for metal hydride tank design using the same
Weng et al. Computational Analysis of Two-Phase Flow Dynamics in a Porous Transport Layer of a PEM Electrolyzer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160629

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180625

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190626

Year of fee payment: 7