王 旭 ，程宏辉 ，丁 志 ，朱洪星

（扬州大学机械工程学院，江苏 扬州 225127）

0 引言

氢能具有燃值高、无污染等特点[1-3]。氢气的储运是保障未来氢能广泛运用的重要一环，利用金属氢化物储氢是氢气储运的重要方式之一[4]，储氢罐在被用于氢气储存和供给的过程中会伴随着吸放热的化学反应。过高的温度会对容器的一些重要部位，产生热疲劳与热蠕变[5]。同时，储氢合金吸氢后体积将发生明显膨胀，给容器壁面施加巨大应力，导致容器破裂失效。放氢需要的高压又要求罐体具有一定的强度。因此，需要设计具有更好的传热传质效果的容器[6]。

SolidWorks Simulation作为一款有限元分析软件，解算速度快，占用内存小[7-8]，设计人员可以借助它快速完成复杂设计的分析与验证，为设计人员提供应力分析、应变分析、热分析等结果，获得修正与优化设计所需的必要信息，极大地缩短了设计周期，降低了设计成本。

1 储氢罐结构模型

储氢罐的模型特征包括：法兰盖、O型封圈、罐体、螺栓标准件。法兰盘和合金瓶的具体尺寸工艺图分别如图1和图2所示。法兰盘与罐体上设有相对应的六个螺栓孔，通过螺栓预紧产生的摩擦力相配合固定连接。法兰盘上设有1/4NPT规格的通孔，与气管连接来输入和输出氢气。法兰盘设有薄凸台，用于配合O型圈保证储氢罐的气密性。金属氢化物在吸放氢时会吸收和放出大量的热，需要及时的导入和导出来保证吸放氢的效率，所以选择的罐体材料需要具有良好的传热性，高效实现热量的传递，依据经验，并查阅机械手册了解金属强度刚度，选用的罐体材质铝合金6061（T6）是理想的罐体材料。……