氢热物理性质的研究

全面准确的氢热物性数据是氢能研究和深入应用的基础，因此开展氢热物理性质的研究是非常必要的。本项目计划开展以下主要工作：研制低温热物性特别是迁移性质的实验测试装置及系统；研究正氢和仲氢平衡组分确定及相互转化控制的方法，这也是氢热物理性质研究首先需要解决的问题；获取低温氢的热物性实验数据首先是导热系数和黏度，弥补氢热物性研究的不足与部分空白；建立适用范围宽、外推性好的高精度氢专用热物性计算方程，为氢的大规模应用和研究提供基础热物性计算方程；利用分子模拟的方法，特别是结合量子力学，模拟获得高温下氢的热物性数据，为氢在高温环境下的应用提供支持。通过本项目的研究，不但可以获得氢的热物性实验数据，为氢能的利用和开发提供基础，同时也为开展低温热物性的研究积累经验，有助于我国热物性整体研究水平进一步提高。

本项目在研制低温热物性实验测试装置及系统的基础上，开展氢热物性研究。主要工作包括：搭建了低温恒温环境，将导热系数装置与低温恒温环境相结合，搭建低温热线法导热系数实验装置及辅助系统，将导热系数测量范围拓展到低温温区；广泛收集实验数据，开展高精度状态方程的研究，成功开发了标准氢的高精度状态方程以及黏度和导热系数计算方程，此外还开发了二甲醚、R161、甲基叔丁醚、HFO-1234yf、HFO-1234ze等多种工质的Helmholtz状态方程；开展了ab initio分子模拟研究，模拟计算了氢在低密度时的热物理性质，包括第二维里系数，热扩散系数和热扩散因子，预测结果具有较高的精度；利用分子模拟的方法，特别是结合量子力学，模拟获得高温下氢的热物性数据等；建立了高压振动管密度计实验台及开展了部分工质的高压密度研究；系统开展了工质安全性实验研究。通过本项目的研究，不但可以获得氢的热物性实验数据，为氢能的利用和开发提供基础，同时也为开展低温热物性的研究积累经验。本项目已培养博士生4名、硕士生8名，在国内外重要期刊和会议上发表论文30篇，其中SCI收录论文9篇，EI收录论文13篇，国际会议论文9篇，国内会议论文6篇，另有3篇论文已投稿。