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我系李晋老师研究成果发表于氢能领域权威期刊《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》

发布日期:2025-07-03 编辑:薛淑萍 点击:

我系李晋老师取得重要科研成果,其研究成果以“Molecular simulation study on the permeation performance of modified liners in Type-4 hydrogen storage cylinders”为题,在氢能领域权威期刊《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》上发表。该期刊为中科院大类分区SCI区、影响因子达8.3https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.06.189)。

近年来,高压储氢气瓶在航空、航天和汽车等工业中有着广泛的应用,它能够减轻结构重量、节约燃料和提高有效载荷。目前Ⅳ型是应用最广泛的储氢压力气瓶,工作压力可达70MPa。其采用的是聚合物内胆。在高压条件下,氢分子在聚合物高压测渗透到低压侧。由于氢气的渗透过程,聚合物内胆会发生屈曲、起泡和开裂。因此,研究氢气在内胆材料中的扩散行为具有重要意义。

李晋老师及其团队利用分子动力学(MD)模拟,建立PA6、PA6/碳纳米管(CNT)、PA6/石墨烯(G)和PA6/(CNT-G)四种内胆材料模型,对上述形态结构和H2传输行为进行分子动力学模拟,预测Ⅳ型气瓶改性内胆在极端温度和极端压力中H2的渗透性能。

研究成果系统揭示了PA6及其改性材料的H2渗透行为,并评估了其在极端温度条件下的气体阻隔性能。研究结果表明,填料在PA6基体中的引入能有效限制H2分子的扩散运动,从而显著提升材料的阻隔性能。PA6表现出最高的渗透系数,而PA6-G则显示出最优异的阻隔性能,其渗透系数为四种材料中最低值。所有材料的渗透系数均随温度升高呈线性增长趋势,其中PA6的温度敏感性最为显著。此外,随着压力的增加,扩散曲线的斜率逐渐减小,压力变化对改性材料的扩散特性具有显著影响。综合而言,填料改性对H2在聚合物体系中的渗透行为具有重要调控作用,其中PA6-G展现出最佳的阻氢性能。上述研究内容,为制备改性内胆材料研究Ⅳ型气瓶渗透性可控调节提供了参考价值。



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