中文摘要：

基于金属氢化物的热压缩机在氢气压缩方面具有良好的开发前景。但是在反复的氢化/脱氢过程中，材料诸多性质的变化会对热压缩循环性能产生直接或间接的影响，而材料性质除决定于其本身种类外，还与设备设计和操作等方面的因素有关。可以预料，系统性能在连续的工作循环中必然因此呈现复杂的动态特征，而设法保证其稳定性是应用中的重要课题。本项目拟引入基于传递过程模型反问题求解的参数辨识新手段，结合经典的定容法测量和分析，深入地探讨氢化物材料多种物性随反应进行的变化趋势，确立相关的模型及参数；考虑上述动态物性和热源、输出的差异性，建立完备、通用的氢化物压缩机系统工作过程模型，通过有限容积法进行离散求解；根据模拟结果分析总结连续压缩循环的性能变化规律，讨论其中多个因素的影响，从而为材料的开发和设备的设计/操作提供理论指导。最终目的是改善热压缩系统输出性能的稳定性，推动该技术不断向前发展。

结论摘要：

以金属氢化物为工作介质的系统在氢能产业的多个环节有应用价值。在材料的反复充、放氢过程中，多种性质随循环次数的增加而变化，这对系统性能存在重要影响。为此项目组开展了材料的Sieverts定容法测试、先进镁基储氢合金材料的制备和改性、反应器工作过程模拟及结构尺寸优化、储氢/热泵等应用系统的开发及性能评价等工作内容，取得的主要成果包括1）定容法测量反应动力学及回归参数的准确性与多方面因素有关，其中实验条件设置导致的活化能偏差可由项目组提出的熵产法估计；2）吸放氢循环过程（100次）中LaNi5材料将发生明显氧化和粉化，导致储氢量降低、滞后增加、反应速度有所提高，使得储氢系统性能恶化；3）混合球磨法制备的镁基储氢材料的热力学性质相比单一球磨法制备的材料为好，而掺杂N元素可同时改善Mg2Ni的热力学和动力学特性；4）采用新型反应器有助于改善床层传热、加快反应速度（微通道反应器反应时间可缩短达80%），其结构尺寸优化可通过项目组提出的CFD-Taguchi等方法实现；5）储氢罐脱氢过程流量在对流换热下逐渐降低，在一定范围内可借助阀门开度的PID调节保持稳定；6）升温型热泵性能体现为包含项目组提出的真实温升在内的多个指标，受到不同设计和运行参数的影响。上述结果深化了人们关于氢化物反应体系的认识，缩短了理论与应用的距离。