従来の固体-ガス複合水素貯蔵反応器に存在する流量制御の困難性および圧力不整合の問題に対処するため、ベンチュリーエジェクター効果を融合した新型反応器構造を提案し、多物理場連成数値モデルを構築した。ノズルの構造パラメータおよび主要な運転条件が水素放出性能に与える影響を研究し、単一の貯蔵方式との比較分析を行った。研究結果は、ノズルの幾何学的パラメータがエジェクション性能に著しい非線形影響を及ぼし、長さ9～13 mm、直径約0.4 mmのノズルが安定性とエジェクション効率の最適なバランスを実現していることを示した。高圧水素入口圧力の上昇は瞬時流量の増加を可能にするが、エジェクション比を低下させる。出口背圧の上昇はエジェクション比の向上に寄与するが、ガス射流能力および動的応答速度を抑制する。固体貯蔵ユニットの熱管理温度を上げることで初期の水素放出速度は速まるが、中後期への影響は限定的である。固体-ガス複合比1:1の条件下で、この複合貯蔵方式は20 MPaの気体貯蔵方式に比べて体積を約34.4％削減し、圧縮エネルギー消費を約41.7％低減した。単独の固体貯蔵方式と比べて熱管理エネルギー消費は約50.0％削減され、顕著なエネルギー効率の相乗効果を示した。本研究は、固体-ガス複合水素貯蔵反応器の構造最適化および運転戦略の策定に理論的基盤と工学的指針を提供する。

固体-ガス複合水素貯蔵; ベンチュリーエジェクター効果; 水素放出性能; 構造最適化; 数値シミュレーション