Angesichts der Schwierigkeiten bei der Durchflussregelung und der Druckinkongruenz in herkömmlichen Feststoff-Gas-Kombinationsreaktoren für die Wasserstoffspeicherung wird eine neue Reaktorkonstruktion vorgeschlagen, die den Venturi-Ejektoreffekt integriert. Ein multiphysikalisches numerisches Modell wurde erstellt, um den Einfluss von Düsenstrukturparametern und Schlüsselbetriebsbedingungen auf die Wasserstofffreisetzungsleistung zu untersuchen und mit einzelnen Speicherlösungen zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die geometrischen Parameter der Düse einen signifikant nichtlinearen Einfluss auf die Ejektorleistung haben, wobei Düsenlängen von 9–13 mm und einem Durchmesser von etwa 0,4 mm einen optimalen Kompromiss zwischen Stabilität und Ejektoreffizienz bieten. Ein Anstieg des Hochdruck-Wasserstoffeingangsdrucks erhöht den Momentanfluss, senkt jedoch das Ejektorverhältnis. Ein Anstieg des Ausgangsrückdrucks fördert das Ejektorverhältnis, hemmt jedoch die Gasstrahlkapazität und die dynamische Ansprechgeschwindigkeit. Die Erhöhung der thermischen Managementtemperatur der Feststoffspeichereinheit beschleunigt die Anfangswasserstofffreisetzungsrate, hat aber begrenzte Auswirkungen auf mittlere und späte Phasen. Bei einem Feststoff-Gas-Verhältnis von 1:1 verringert dieses kombinierte Speichersystem das Volumen im Vergleich zum gasförmigen Speicher bei 20 MPa um etwa 34,4 % und senkt den Kompressionsenergieverbrauch um etwa 41,7 %. Im Vergleich zur reinen Feststoffspeicherung wird der Energieverbrauch für das thermische Management um etwa 50 % reduziert, was einen deutlichen synergistischen Energieeffizienzvorteil zeigt. Diese Studie bietet eine theoretische Grundlage und ingenieurtechnische Anleitung für die Strukturoptimierung und Betriebsstrategie des Feststoff-Gas-Kombinations-Wasserstoffspeicherreaktors.

Feststoff-Gas-Kombination Wasserstoffspeicherung; Venturi-Ejektoreffekt; Wasserstofffreisetzungsleistung; Strukturoptimierung; numerische Simulation