氦气在氢气-空气云团中等温与不等温扩散的分子动力学模拟

氢气作为一种零排放的能源,如何安全高效地使用氢气是目前研究关注的热点。氦气作为一种惰性气体具有很强的扩散能力,使用氦气对氢气-空气云团快速稀释来降低氢气爆燃的风险有很好的应用前景。此次研究利用分子动力学的方法从微观层面模拟了氦气在氢气-空气云团中的等温与不等温扩散。结果表明:在0.1 MPa和100~300 K的条件下,氦气的扩散系数均高于同温度下的氢气-空气云团,反映了氦气具有快速稀释氢气-空气云团的能力。等温扩散时,随着温度升高,氦气的扩散系数增大;不等温扩散时,温差越大,氦气的扩散系数越小。此外,研究发现氦气和氢气-空气云团的扩散系数与温度的关系符合Arrhenius方程。这些机理研究在指导氦气快速稀释氢气-空气云团、保障氢能安全方面具有重要的意义。