Thermal Management and Optimization of Large-Scale Metal Hydride Reactors for Shipboard Hydrogen Storage and Transport

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides quantitative performance data (kinetics, thermal management) for two metal hydride reactor designs, useful for further optimization in large-scale hydrogen storage.

🏢実務担当者:Offers design criteria for choosing between tube-side and shell-side cooling in metal hydride reactors, directly applicable to developing shipboard hydrogen storage systems.

🏛政策担当者:Highlights the technical feasibility and performance trade-offs of metal hydride storage, informing policy support for hydrogen infrastructure development in maritime sectors.

水素貯蔵は再生可能エネルギーの発展にとって極めて重要であり、特にインフラが整っていない国々において顕著である。金属水素化物は、中程度の圧力と常温近傍での水素貯蔵において、小型ながら安全な固体状態の候補を提供するが、大規模な応用には熱管理の課題が存在する。本稿では、シェルアンドチューブ型熱交換器を備えた2種類の大規模ランタンニッケル5（LaNi5）系金属水素化物反応器構成の例を数値的に分析する。本研究は、2種類の大規模シェルアンドチューブ型金属水素化物反応器構成を調査する：シェル側に水素化物粉末を充填し内部チューブに冷却材を流すチューブ側冷却反応器と、環状水素化物ペレットを用いシェル側に冷却材を循環させるシェル側冷却反応器である。これらの大規模反応器の熱および速度論的性能は、COMSOL Multiphysics（バージョン6.1）を用いてシミュレーションされ、産業規模に典型的な異なる幾何形状と運転条件下で分析された。チューブ側の構成では、30 barで1500～2000秒以内に90%の水素吸収を達成した一方、シェル側の構成では、10 barで430秒で同じ吸収レベルに達した。結果は、チューブ側冷却がより高い貯蔵量を提供し、シェル側冷却が熱除去と速度論を改善することを示している。エネルギーおよび海上輸送の応用において、これらの知見は、大規模で効率的な水素貯蔵システムの最適化に関する洞察を明らかにする。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Hydrogen storage is vital to the development of renewables, especially in low-infrastructure countries. Metal hydrides offer a small but safe solid-state candidate for hydrogen storage at medium pressures and near-ambient temperature, yet large-scale applications face heat-management challenges. In this article, we numerically analyze examples of two large-scale lanthanum pentanickel (LaNi5)-based metal hydride reactor configurations with shell-and-tube heat exchangers. This research studies two large-scale shell-and-tube metal hydride reactor configurations: a tube-side cooling reactor with hydride powder packed in the shell and coolant flowing through internal tubes, and a shell-side cooling reactor using annular hydride pellets with coolant circulating through the shell. The thermal and kinetic performance of these large-scale reactors was simulated using COMSOL Multiphysics (version 6.1) and analyzed under different geometries and operating conditions typical of industrial scales. The tube-side solution provided 90% hydrogen absorption in 1500–2000 s at 30 bar, while the shell-side solution reached the same level of absorption in 430 s at 10 bar. Results show that tube-side cooling has higher storage, while shell-side cooling improves heat removal and kinetics. For energy and maritime transport applications, these findings reveal optimization insights for large-scale, efficient hydrogen storage systems.

• semanticscholar https://doi.org/10.3390/esa3010002first seen 2026-06-10 05:29:18