微凸台阵列型制氢反应载体的非均布结构设计理论与方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51505420
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Hydrogen fuel-cell vehicles have the advantages of environmental protection and fuel regeneration,which offer an effective way for sustainable development of automobile. But at present, the volume of the reactor for hydrogen production as the key component of hydrogen fuel-cell vehicles is always large and the efficiency of that is low, which limits the development of the hydrogen fuel cell vehicle. For improving the efficiency of the reactor for hydrogen production, this program will develop a catalyst support with non-uniform distributed micro-pin-fin arrays and carry out the study on its structural design theory. The key innovations include: (1) For the maldistribution of velocity in catalyst support with micro-pin-fin arrays, the program will develop a catalyst support with non-uniform distributed staggered micro-pin-fin arrays; (2) Considering the flow size effect of fluid, the program will develop a characteristics model about the fluid flow around non-uniform distributed micro-pin-fin arrays based on the lattice Boltzmann method; (3) For realizing the optimization of temperature distribution in non-uniform distributed micro-pin-fin arrays, the program will establish an expression of local convection heat transfer coefficient under the condition of microscopic/mesoscopic scale base on the boundary layer heat transfer theory. This program will develop the design and analysis theory of catalyst support with non-uniform distributed micro-pin-fin arrays, resolve the problem of the topology design and optimization of catalyst support with micro-pin-fin arrays for hydrogen production and improve the design lever of the hydrogen supply devices for fuel cell vehicles in our country.
氢燃料电池汽车具有清洁、燃料可再生等优势,为汽车可持续发展提供了有效途径。然而,作为其核心部件的制氢反应器存在体积大、能量密度低等问题,制约了氢燃料电池汽车的发展。为此,本项目提出了一种非均布微凸台阵列型制氢反应载体结构,并开展其拓扑结构设计理论与方法方面的研究。主要创新点包括:(1)针对当前微凸台阵列型制氢反应载体存在流速分布不均问题,提出一种错排非均布微凸台阵列型制氢反应载体拓扑结构新设计;(2)考虑流体流动尺度效应,基于晶格玻尔兹曼方法建立非均布微凸台阵列结构流体绕流特性模型;(3)为实现反应载体内流体温度分布的分析与优化,基于边界层传热理论,建立微-介观尺度非均布微凸台阵列结构局部对流传热系数关联式。该项目研究将建立非均布微凸台阵列型制氢反应载体的设计分析理论,解决微凸台阵列型制氢反应载体的拓扑设计与优化问题,提高我国氢燃料电池供氢设备的设计水平。

结项摘要

随着环境污染和能源危机日益严重,新能源汽车越来越受到人们的关注。因此,研究氢燃料电池车的供氢反应器技术具有重要的学术价值及广阔的工程应用前景。本项目以制氢反应载体为研究对象,围绕其拓扑结构设计、流动与传热特性、制氢性能评价等方面开展研究,完成的研究工作及取得的成果主要包括:. 1)为了有效提高微反应器的制氢性能,提出并发展了一种非均布微凸台阵列型制氢反应载体结构,优选了其流体分布腔结构,设计了基于非均布结构的制氢微反应器结构;研究了其内部流动与传热特性,并与传统微凸台阵列结构的流动和传热性能进行了比较,发现非均布结构确实可提高制氢反应载体的流动与传热性能。.2)研究了不同非均布结构参数对非均布微凸台阵列结构流动的影响规律,建立了非均布微凸台阵列结构的流体阻力特性模型(摩擦系数与雷诺数关联式),完成了非均布微凸台阵列型反应载体的绕流特性研究。.3)分析了不同阵列结构参数对非均布微凸台阵列结构传热的影响规律,建立了非均布微凸台阵列结构的流体传热特性模型(努塞尔数与雷诺数关联式),完成了非均布微凸台阵列型反应载体的传热特性研究。.4)建立了非均布微凸台阵列型微反应器的制氢实验系统,进行了微凸台阵列型微反应器的制氢实验研究,研制了基于微凸台阵列结构的自热层叠制氢反应器及燃料电池氢源系统,实现了甲醇重整氢燃料电池车的研制与试运行。.本项目建立了面向非均布微凸台阵列结构制氢反应载体的结构设计、流动与传热特性分析方法,为我国车载氢源的设计和制造提供了理论基础和技术支撑。并已在International Journal of Hydrogen Energy等期刊上发表SCI期刊论文4篇,发表EI期刊论文1篇;申请发明专利7项,实用新型专利6项。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(13)
The effects of processing parameters on the properties of micro-scale porous surface for a micro-channel reactor
工艺参数对微通道反应器微孔表面性能的影响
  • DOI:
    10.1088/1361-6439/aa71d9
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Journal of Micromechanics and Microengineering
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Yanbing Feng;Deqing Mei;Miao Qian;Zoudongyi Yi;Zichen Chen
  • 通讯作者:
    Zichen Chen
Heat and moisture transfer performance of thin cotton fabric under impingement drying
薄型棉织物冲击干燥的传热传湿性能
  • DOI:
    10.1177/0040517518807446
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Textile Research Journal
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Miao Qian;Jinghan Wang;Zhong Xiang;Xudong Hu
  • 通讯作者:
    Xudong Hu
Fluid flow and heat transfer performance in a micro-reactor with non-uniform micro-pin-fin arrays for hydrogen production at low Reynolds number
具有非均匀微针翅片阵列的微反应器中的流体流动和传热性能,用于低雷诺数制氢
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2016.10.150
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Qian Miao;Mei Deqing;Yi Zoudongyi;Feng Yanbing;Chen Zichen
  • 通讯作者:
    Chen Zichen
Numerical modeling of microchannel reactor with porous surface microstructure based on fractal geometry
基于分形几何的多孔表面微结构微通道反应器数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2018.10.135
  • 发表时间:
    2018-12-06
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Wang, Yancheng;Huang, Linxin;Qian, Miao
  • 通讯作者:
    Qian, Miao
带方形喷嘴风道结构对热定型机性能影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱淼;王景汉;向忠;吴成成;胡旭东
  • 通讯作者:
    胡旭东

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其他文献

基于Fluent对不同地毯烘房结构的流场分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
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  • 作者:
    黄晓东;向忠;钱淼;王景汉
  • 通讯作者:
    王景汉
基于边缘和颜色特征的织物印花花型检索
  • DOI:
    10.13475/j.fzxb.20170711007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    纺织学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    向忠;何旋;钱淼;胡旭东
  • 通讯作者:
    胡旭东
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  • DOI:
    10.13475/j.fzxb.20171202708
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    纺织学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    向忠;刘杨;钱淼;吴震宇;胡旭东;周香琴
  • 通讯作者:
    周香琴
心理理论的自发反应范式:方法、结果与解释
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
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  • 作者:
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    傅根跃
多方向照明下金属冲压字符图像融合算法
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    向忠;张建峰;钱淼;吴震宇;胡旭东
  • 通讯作者:
    胡旭东

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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