发布时间：2025-07-22
基于LBM的电解水制氢多物理场耦合模拟
主讲人：张璟昌
摘要：电解水制氢是实现可再生能源储能的重要技术。目前，商业化的电解水制氢技术主要是碱性（ALK）电解水制氢和质子交换膜（PEM）电解水制氢两种技术。本报告主要探讨ALK和PEM电解槽中的多物理场建模问题以及本团队在电解槽方面的研究结果。针对PEM电解槽，我们发展了一种浸入边界法-相场模型-格子玻尔兹曼的耦合方法（IBM- PFM-LBM），用于研究PEM电解槽多孔传输层的气液流动，发现在高电流密度下气泡渗透时间主要影响因素是临界喉道尺寸。我们依据临界喉道尺寸优化设计出含挡板的直通孔气体扩散层结构，该结构使得气泡渗透时间降低一个数量级。针对ALK电解槽，我们基于伪势模型和有限体积法初步搭建了气液两相流场、温度场、浓度场、电场和反应动力学的耦合算法，并利用GPU并行加速技术实现碱性电解槽产气和气泡析出过程的模拟。以上工作有望为制氢电解槽的优化设计提供有力的研究手段和参考价值。
主讲人简介：张璟昌，中国科学院过程工程研究所副研究员、硕士生导师。研究方向包括LBM多相流模拟、电解水制氢、反应器优化等。承担国家重点研发计划项目、工信部高质量发展专项和中国科学院战略先导项目，在AIChE J.、Chem. Eng. Sci.、Chem. Eng. J.、Curr. Opin. Chem. Eng.等期刊发表论文10篇，申请软件著作权3项、发明专利2项。
邀请人：柴振华
时间：2025年7月24日10:00-12:00
地点： 科技楼南楼706会议室