儲氫提純和氫網(wǎng)絡的耦合優(yōu)化

李開宇，劉桂蓮

（西安交通大學化學工程與技術學院，陜西西安710049）

引 言

氫能是一種清潔的能源，為發(fā)達國家能源體系的重要組成部分、能源領域的未來之星，被業(yè)界專家稱為“終極能源”，其發(fā)展在世界各國備受關注。在煉廠中，氫氣是一種重要的加氫原料，其消耗隨原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化及加氫處理量的增大而大幅增加。

基于煉廠氫網(wǎng)絡集成優(yōu)化提純，可以增大氫回用、降低氫消耗。氫氣網(wǎng)絡系統(tǒng)集成技術主要包括數(shù)學規(guī)劃法和夾點法。2002 年，Alves 等[1]將夾點理論擴展應用于氫網(wǎng)絡集成，提出了氫夾點。El-Halwagi 等[2-3]建立了通過平移氫源與氫阱的雜質(zhì)負荷-流量復合曲線識別夾點的圖像法。Liu 等[4]指出跨越夾點進行提純可最大程度地降低新氫消耗。Nelson 等[5]建立了考慮提純回用且易于識別夾點的Excel 表格法。Zhang 等[6]介紹了利用質(zhì)量三角規(guī)則分析氫網(wǎng)絡提純的圖像法。Liu 等[7-8]建立了基于剩余氫的提純回用氫網(wǎng)絡圖示法，可辨識最優(yōu)提純量、極限提純量和最小公用工程用量，并把這種方法擴展應用于確定最優(yōu)提純氫源和提純產(chǎn)品濃度[9]。Dai 等[10]耦合分析提純氫源流量和濃度，建立了確定氫網(wǎng)絡最優(yōu)提純原料及夾點的圖示法。Liang 等[11]考慮制氫成本對氫網(wǎng)絡集成的影響，指出提高新氫的純度有利于系統(tǒng)節(jié)能。上述研究表明提純有利于節(jié)氫，但未考慮具體的提純方法。

氫氣提純方法主要包括PSA、膜分離和深冷分離。此外，利用儲氫材料也可以進行氫氣的提純。目前，儲氫材料的研究日益受到重視[12]，符合高儲氫效能、高儲氫密度、安全、易于實現(xiàn)和控制的固態(tài)儲氫材料的研究取得了顯著的成果[13]。與常規(guī)的提純方法相比，儲氫提純的特點在于：(1)可分離任意濃度的氫氣混合物，并釋放出純度高達99.99999%的純氫[14-15]；(2)儲氫提純是儲氫和放氫交替操作的過程，可靈活適應生產(chǎn)波動的情況；(3)具備高選擇性、操作范圍廣。由于上述特點，基于儲氫的提純方法逐漸受到關注。

Block 等[16]最早研究了儲氫材料在氫分離領域的應用，提出了應用儲氫材料提純氫氣的新型反應器。Saitou 等[17]建立了FeTi0.95Mm0.08氫分離系統(tǒng)，可制備濃度為99.99999%的純氫。上述研究表明基于儲氫提純可以分離任何濃度的原料以得到高濃度氫氣。Hampton 等[18]設計了LaNi5和LaNi5Alx的實驗方案，可實現(xiàn)在H2/Ar 體系分離氫的目的。Miura等[19]提出MmNi3.99Co0.6Mn0.36Al0.05儲氫提純系統(tǒng)，可在甲醇重整產(chǎn)品中分離得到高純度氫氣。Dunikov等[20]討論雜質(zhì)影響，提出了避免雜質(zhì)累積的方法。Lototskyy 等[21]研究了在CO2、CO 等雜質(zhì)存在情況下儲氫材料的氫分離效果，指出氣相混合物氫氣分離效率與質(zhì)量傳遞的必要關系。Yang 等[22]對儲氫材料LaNi4.3Al0.7的CO 雜質(zhì)中毒性能進行了實驗研究。以上研究為煉廠儲氫提純的應用提供了理論依據(jù)。如果儲氫材料的成本足夠低、效率足夠高，在煉廠氫網(wǎng)絡中有應用儲氫材料進行提純的可能。為探討這種可能性，需基于氫網(wǎng)絡的集成對儲氫提純進行優(yōu)化研究。

目前，學者們開發(fā)了多種儲氫材料。但多數(shù)材料的儲氫和放氫動力學模型不完善，尤其是材料的平衡分壓計算模型。AB5型金屬儲氫材料的研究最為成熟，其中A 通常是稀土金屬元素，B 通常是Ni、Co、Mn 等金屬元素。該儲氫材料具有吸放氫動力學較好、活化容易、平衡分壓適中、穩(wěn)定性好、吸放氫速度快和可逆性好等優(yōu)點[23-25]。該類儲氫材料中，最為典型的就是鑭鎳系儲氫材料。Suda 等[26]研究了LaNi5的動力學模型，確定了30～60℃等溫環(huán)境下的鑭鎳系儲氫材料的壓力-濃度(PC)等溫線及動力學性質(zhì)。Dhaou 等[27]提出了完整的鑭鎳系儲氫材料的壓力-濃度-溫度(PCT)關系及動力學模型，并基于實驗結(jié)果校核了模型的準確性。Mellouli 等[28]將鑭鎳系儲氫材料動力學模型應用于設計螺旋金屬氫化物反應器?；阼|鎳系儲氫材料(LaNixM5-x，M 為Fe、Al 等金屬)具備AB5型金屬儲氫材料的優(yōu)點、應用領域廣及其動力學模型較完善等特點，本文對其應用于煉廠氫網(wǎng)絡的提純優(yōu)化進行研究。

本文將基于提純回用氫網(wǎng)絡的集成優(yōu)化方法以及鑭鎳系儲氫材料LaNi4.75M0.25及LaNi4.85Al0.15的儲氫特性，耦合儲氫提純單元和氫網(wǎng)絡，對儲氫材料在氫網(wǎng)絡提純過程的應用進行研究，確定儲氫材料用量、優(yōu)化提純氫源濃度，建立儲氫提純的優(yōu)化方法；對基于LaNi4.75M0.25和LaNi4.85Al0.15的儲氫提純分別進行優(yōu)化和比較。

圖1 提純裝置Fig.1 General hydrogen purification process

1 提純回用氫網(wǎng)絡集成

氫網(wǎng)絡集成可增大過程氫的回用、降低新氫消耗。對低濃度氫源進行提純可增加高濃度氫源的量，進一步減少新氫消耗。常見的提純裝置如圖1所示。提純影響氫網(wǎng)絡的夾點位置,新夾點可能位于提純產(chǎn)品之上、提純氫源和提純產(chǎn)品之間、提純氫源之下。這三種情況下，提純后的新氫節(jié)省量(即公用工程節(jié)省量)與提純參數(shù)的關系分別如式(1)～式(3)所示[9]。

式中，Hi是氫阱連接線i 處的累積剩余氫量，mol·s-1；ΔsFu,i為氫阱連接線i 處公用工程節(jié)省量，mol·s-1；cu表示氫公用工程的濃度，%(mol)；cg表示氫源產(chǎn)品的濃度, %(mol)；表示提純后形成新夾點的濃度，%(mol)；cpur為提純氫源的濃度，%(mol)；Fpur為提純氫源被提純的量，mol·s-1；R 表示純氫收率。

2 LaNixM5-x儲氫動力學

儲氫材料熱力學性能可用PCT 曲線描述，據(jù)此可確定材料的儲氫能力和平衡壓力peq；后者通常用作儲氫材料吸放氫性能的評價指標。Dhaou 等[27]建立的吸附和脫附時平衡氫氣分壓計算模型分別見式(4)及式(5)。據(jù)此可確定LaNi4.75Fe0.25和LaNi4.85Al0.15在不同溫度下儲氫和放氫過程的平衡壓力曲線，具體如圖2所示。

式中，ai表示多項式系數(shù)[27]；H/M 表示氫與儲氫材料原子比；ΔH 表示儲氫材料焓變，對于LaNi4.75Fe0.25和LaNi4.85Fe0.15，其 值 分 別 為30.9 kJ·mol-1[29]和31.0 kJ·mol-1[30]。

反應轉(zhuǎn)化率是指原子個數(shù)為M 的材料吸附/脫附的氫原子個數(shù)H 與最大吸附/脫附原子個數(shù)的比值，通常用式(6)表示。其隨時間t 的變化關系可根據(jù)式(7)和式(8)所示的LaNixM5-x儲氫動力學模型[27]確定，如圖3所示。

式 中，LaNi4.75Fe0.25和LaNi4.85Al0.15的(H M)sat分別為5.6 和5.1[31]；p0表示吸附/脫附過程流股壓力，bar（1 bar=0.1 MPa）；pH2表示吸附/脫附過程氫氣分壓，bar；peq,abs為儲氫材料的吸氫平衡分壓，bar；peq,des為放氫平衡分壓，bar是平衡壓力曲線中間平臺壓力，bar；Rg為氣體常數(shù)，J·mol-1·K-1；系數(shù)N 表示過程初始推動力，可根據(jù)式(9)確定；kabs為吸氫速率常 數(shù),s-1；kdes為 放 氫 速 率 常 數(shù)，s-1；其 計 算 公 式見表1。

表1 吸氫和放氫速率常數(shù)Table 1 Reaction rate constants k of hydrogen absorption and desorption processes

3 基于氫網(wǎng)絡集成的儲氫提純設計

在提純過程中，每個儲氫提純設備依次進行吸氫和放氫過程。本節(jié)將分別對這兩個過程進行分析。

3.1 吸氫過程

對于鑭鎳系儲氫材料，吸附主要與氫分壓有關，而氫氣分壓與氫的濃度正相關。吸氫過程推動力為提純氫源中氫的分壓pH2與鑭鎳系儲氫材料LaNixM5-x的吸氫平衡壓力peq,abs之差；脫氫過程推動力為提純產(chǎn)品中氫的分壓pH2與脫氫平衡壓力peq,des之差。當不同提純氫源作為提純原料時，根據(jù)其氫濃度可確定相應的吸氫傳質(zhì)推動力，進而可確定所需的儲氫材料量。為簡化分析，本文在研究中不考慮氫氣釋放帶來的推動力變化，忽略堆積等因素對儲氫材料性能的影響；在儲氫單元設計中，將基于吸氫過程確定儲氫材料用量。

圖2 LaNixM5-x平衡壓力曲線Fig.2 Equilibrium pressure diagram for LaNixM5-x alloy(1 bar=0.1 MPa)

圖3 LaNixM5-x儲氫材料動力學曲線Fig.3 Kinetic curve of LaNixM5-xalloy

根據(jù)式(1)～式(3)可得公用工程節(jié)省量與提純氫源濃度的關系，如圖4 中所示。該圖中，折線FAQBCDE 表示最大公用工程節(jié)省量和夾點隨提純氫源濃度的變化，后者影響儲氫過程的傳質(zhì)推動力。根據(jù)式(4)和式(5)可得不同氫源濃度下的吸氫動力學曲線，如圖5 所示。對氫網(wǎng)絡中的某一氫源進行提純時，吸氫動力學方程[式(7)]結(jié)合物料守恒方程推導得出吸氫時間tabs和儲氫材料LaNixM5-x用量的計算式，分別見式(10)和式(11)。

式 中，MLaNixM5-x表 示LaNixM5-x的 摩 爾 質(zhì) 量，g·mol-1。

圖4 提純氫源濃度與公用工程節(jié)省量關系圖Fig.4 Quantitative relationship diagram between cpur and ΔsFu,i

根據(jù)提純氫源濃度與公用工程節(jié)省量的關系以及提純氫源濃度與儲氫材料LaNixM5-x用量的關系，可確定提純氫源濃度、材料耗量及公用工程節(jié)省量的關系，如圖6 所示。據(jù)該圖可分析最大公用工程節(jié)省量和儲氫材料用量隨提純氫源濃度的變化。在圖6中，隨提純原料濃度的增加，最大公用工程節(jié)省量沿折線EABD 先增大后減小，同時吸氫儲氫材料用量先減小后增大。

圖5 不同濃度下的LaNixM5-x吸氫動力學曲線Fig.5 Absorption kinetic curve of LaNixM5-x alloy at different concentrations

圖6 儲氫材料用量及公用工程節(jié)省量隨提純原料濃度的變化曲線Fig.6 Variation of mLaNixM5- x and ΔsFu,i along purification feed purity

圖7 U與cpur關系圖Fig.7 Variation of U along cpur

氫網(wǎng)絡每年的公用工程節(jié)省量(ΔsFu)與儲氫材料耗量(mLaNixM5-x)的比值(U)表示利用單位質(zhì)量儲氫材料進行提純的節(jié)氫能力?？筛鶕?jù)如圖7 所示的U隨提純氫源濃度變化曲線評價提純氫源濃度的影響，分析儲氫提純在氫網(wǎng)絡中的應用。

3.2 放氫過程

在儲氫提純模塊放氫過程中，提純產(chǎn)品的濃度不變。提純氫源濃度的變化影響提純產(chǎn)品流量和提純收率。根據(jù)純氫收率定義[式(12)]和轉(zhuǎn)換率X的定義[式(6)]，推導可得儲氫材料轉(zhuǎn)化率與純氫收率的關系，如式(13)所示。產(chǎn)品物流結(jié)合物料守恒方程可得儲氫材料質(zhì)量計算式[式(14)]。把式(13)代入式(14)可得滿足放氫需求的儲氫材料質(zhì)量計算式[式(15)]，根據(jù)放氫動力學公式[式(8)]推導得到脫氫時間計算式[式(16)]。

3.3 儲氫單元設計

儲氫提純過程由吸氫和脫氫組成，每一個儲氫提純單元都是間歇式操作過程。而煉廠各耗氫單元均為連續(xù)生產(chǎn)過程。為實現(xiàn)提純的連續(xù)化，可使每個提純單元的吸氫和放氫時間相同(tabs=tdes)，兩個單元間歇切換操作。每個儲氫提純單元的吸氫材料量取為吸氫過程所需的量。

兩個儲氫單元的吸氫和脫氫運行如圖8 所示。閥1 打開單元模塊A 吸氫，同時閥4 打開單元模塊B放氫，此時閥2 和閥3 關閉。運行時長tdes后，閥1 和閥4 關閉，閥2和閥3打開，單元模塊A 放氫，單元模塊B吸氫，運行時長tdes，如圖9所示。

4 案例分析

某煉廠氫網(wǎng)絡包括7 股氫源(包括新氫)和4 股氫阱，其中濃度為95%的新氫為公用工程。各氫源(SR)、氫阱(SK)的數(shù)據(jù)見表2。

圖8 儲氫提純單元連續(xù)化模型Fig.8 Continuous model of hydrogen-storage based purification unit

圖9 儲氫單元連續(xù)化Fig.9 Schematic diagram of hydrogen-storage based purification unit

表2 氫源與氫阱數(shù)據(jù)［9］Table 2 Data of hydrogen sources and hydrogen sinks［9］

由于系統(tǒng)中僅有7股氫源，且濃度跨區(qū)不大，對每個氫源作為提純原料的情況進行分析。當吸氫轉(zhuǎn)化率為0.9999、溫度為303 K 時，根據(jù)吸氫動力學方程計算可得圖10 所示的鑭鎳系儲氫材料LaNi4.75Fe0.25及LaNi4.85Al0.15動力學關系。由圖10(a)可知，LaNi4.75Fe0.25儲氫材料的吸氫性能隨提純原料濃度的增大而提高。由式(10)和式(11)計算可得不同提純原料濃度下的tabs及mLaNi4.75Fe0.25，具體見表3。由該表可見，吸氫時間隨提純原料濃度的增大而減少，而LaNi4.75Fe0.25的材料用量則增加。前者的減少是由于反應推動力的增加，后者的增加是由于待提純的氫氣增加。因此，可綜合考慮二者優(yōu)化提純原料。

圖10 不同提純原料濃度下LaNi4.75Fe0.25和LaNi4.85Al0.15的吸氫曲線Fig.10 Absorption kinetic curve of LaNi4.75Fe0.25 and LaNi4.85Al0.15alloyat different purification feed purities

由圖10(b)可知，提純氫源濃度范圍在0.70～1.00內(nèi)，LaNi4.85Al0.15儲氫材料的吸氫動力變化不大，提純原料濃度的波動對LaNi4.85Al0.15儲氫材料的影響可以忽略。當吸氫轉(zhuǎn)化率為0.9999、溫度為303 K 時，計算所得的tabs及mLaNi4..85Al0.15見表4。由該表可知，LaNi4.85Al0.15的吸氫時間隨提純原料濃度變化不大。而LaNi4.85Al0.15用量隨濃度的增加而增加，因此，需考慮濃度與質(zhì)量的關系進行優(yōu)化。

表3 不同提純氫源濃度下的tabs和mLaNi4.75Fe0.25Table 3 tabs and mLaNi4.75Fe0.25at different purification feed purities

根據(jù)式(7)、式(10)和式(11)計算可得不同溫度下儲氫提純模塊的吸氫時間及質(zhì)量，如圖11所示。由該圖可得，LaNi4.75Fe0.25及LaNi4.85Al0.15的吸氫時間和儲氫材料用量均隨溫度的增加而減低。在溫度大于340 K 時，這兩種儲氫材料動力學性能相差不大。這是因為：(1)由于溫度的增加提高了吸氫過程的反應動力學常數(shù)，反應速率加快，在溫度增加的過程中吸氫時間不斷降低；(2)儲氫材料單位時間提純氫的能力隨溫度的增加而增加，相應的所需材料用量降低；(3)當溫度大于一定程度時，兩種儲氫材料的性能相似。

表4 不同提純氫源濃度下的tabs和mLaNi4.85Al0.15Table 4 tabs and mLaNi4.85Al0.15at different purification feed purities

圖11 鑭鎳系材料用量與吸氫時間隨溫度的變化Fig.11 Variation of tabs and mLaNixM5- x along temperature

取氫源的壓力為8 bar、脫氫過程氫氣分壓為0.5 bar、提純產(chǎn)品濃度為99.9999%、提純氫源濃度初值為73%、純氫收率為0.80，根據(jù)提純氫源與公用工程節(jié)省量之間的關系[10]可確定氫網(wǎng)絡的最優(yōu)提純原料量為94.9 mol·s-1。設定提純原料量為94.9 mol·s-1，可確定不同的氫阱連接線對應的提純氫源濃度與公用工程節(jié)省量的關系，如式(17)～式(21)所示，據(jù)此作出圖12所示公用工程節(jié)省量與提純氫源濃度的關系曲線。由于每個氫源僅能與一條氫阱連接線相交，在各關系式和圖12中僅標出了與氫阱連接線相交的氫源。

圖12 表2所示系統(tǒng)的ΔsFu,SRi - cpur關系圖Fig.12 ΔsFu,SRi - cpur diagram of system shown in Table 2

由圖12 可見，該系統(tǒng)的極限提純氫源濃度為0.94。在提純氫源的濃度由0 增大至0.94 的過程中，公用工程節(jié)省量隨提純原料濃度沿OAC 變化；其值在A 點時最大，相應的提純氫源濃度為0.70。在該過程中，夾點不變，為氫源SR3與氫阱連接線的交點。儲氫材料用量和氫網(wǎng)絡節(jié)氫量隨提純氫源濃度變化見圖13。由該圖可見，在相同提純原料濃度下，LaNi4.85Al0.15儲氫材料耗量小于LaNi4.75Fe0.25。兩種材料節(jié)氫能力U 與提純原料濃度的關系見圖14。該圖表明，在同樣的提純原料濃度時，LaNi4.85Al0.15對應的U 值均高于LaNi4.75Fe0.25對應的值；提純氫源濃度為0.70時，兩種材料對應的U值均達到最大，分別為8004.32 kg H2/kg LaNi4.85Al0.15和4135.11 kg H2/kg LaNi4.75Fe0.25。此外，LaNi4.85Al0.15動力學受溫度變化影響小，因此其作為儲氫提存原料的綜合性能優(yōu)于LaNi4.75Fe0.25。

圖13 mLaNixM5- x和ΔsFu隨提純氫源濃度的變化Fig.13 Variation of mLaNixM5- x and ΔsFu along purification feed purity

圖14 U與cpur關系圖Fig.14 Relationship between U and cpur

由圖13 和圖14 可得，考慮LaNi4.85Al0.15的提純時，最優(yōu)提純氫源濃度為70%，最大公用工程節(jié)省量為63.77 mol·s-1，占公用工程用量的23.72%。吸氫轉(zhuǎn)化率為0.9999 的吸氫時間為97.69 s，所需要的金屬儲氫材料為495.63 kg。

圖15 兩個儲氫提純單元的連續(xù)化模型Fig.15 Operation of two hydrogen-storage based purification units

根據(jù)脫氫模塊材料量mdes與純氫收率R 關系式計算放氫模塊參數(shù)，已知產(chǎn)品流股的濃度cg為0.9999，根據(jù)式(16)計算放氫反應轉(zhuǎn)化率為0.9999時的放氫時間tdes為318.53 s；R 為0.80 時，由式(12)計算得到的產(chǎn)品流股流率為16.30 mol·s-1。儲氫提純單元的相關數(shù)據(jù)見表5。

表5 儲氫提純單元數(shù)據(jù)Table 5 Data of hydrogen storage unit

根據(jù)提純氫源濃度cpur及純氫收率R 確定的儲氫模塊連續(xù)化模型見圖15(a)。由于吸氫時間小于放氫時間，為實現(xiàn)提純裝置的連續(xù)化運行，取每個單元的吸氫和放氫時間均為318.53 s，如圖15(b)所示。

5 結(jié) 論

本文基于氫網(wǎng)絡的集成對鑭鎳系儲氫材料用于氫氣提純的設計和優(yōu)化進行了初步的研究，建立了儲氫提純與氫網(wǎng)絡的耦合優(yōu)化方法?？紤]LaNi4.85Al0.15及LaNi4.75Fe0.25的儲氫動力學與溫度、濃度的關系，設計了某煉廠氫網(wǎng)絡的儲氫提純單元。結(jié)論如下。

(1)在儲氫提純氫網(wǎng)絡中，需考慮提純氫源濃度對公用工程節(jié)省量和儲氫材料用量的影響確定最優(yōu)提純氫源濃度。

(2)儲氫材料吸放氫過程中，儲氫材料用量、吸氫時間和放氫時間是影響氫網(wǎng)絡中提純單元模塊的產(chǎn)品流量、進料流量和純氫收率的關鍵參數(shù)。儲氫單元模塊的設計可優(yōu)先考慮吸氫模塊的要求，進而考慮吸氫/放氫時間的要求。

(3)案例分析表明，儲氫材料LaNi4.85Al0.15的性能優(yōu)于LaNi4.75Fe0.25；在最優(yōu)提純氫源濃度70%時，提純后公用工程可節(jié)省23.72%，需消耗991.26 kg LaNi4.85Al0.15儲氫材料。

鑭鎳系儲氫材料LaNi4.85Al0.15對低濃氫源的氫回收效率高、操作溫度壓力范圍較廣、投資成本相對較低，LaNi4.85Al0.15儲氫材料用于提純煉廠的低濃氫源有較好的應用前景。在實際儲氫單元中，氫氣釋放影響吸放氫推動力。儲氫材料的堆積排列方式直接影響其堆積密度，進而影響提純單元的傳質(zhì)、傳熱、傳動。本文的研究忽略了上述因素，在后續(xù)研究中，將基于儲氫反應器模型研究儲氫單元模型材料的堆積對提純性能和節(jié)氫效果的影響，以及氫氣釋放對放氫推動力的影響。

符 號 說 明

ai——多項式系數(shù)

cg——氫源產(chǎn)品的濃度,%(mol)

cu——氫公用工程的濃度，%(mol)

cw——提純尾氣的濃度，%(mol)

Fg——提純產(chǎn)品的流量，mol·s-1

Fpur——提純氫源被提純的量，mol·s-1

Fw——提純尾氣的流量，mol·s-1

ΔsFu——公用工程節(jié)省量，mol·s-1

ΔsFu,i——氫阱連接線i處公用工程節(jié)省量，mol·s-1

ΔsFu,max——最大公用工程節(jié)省量，mol·s-1

ΔsFu,SRi——氫源SRi的公用工程節(jié)省量，mol·s-1

Hi——氫阱連接線i處的累積剩余氫量，mol·s-1

H/M——儲氫材料氫原子與金屬原子之比

(H/M)sat——儲氫材料飽和氫原子與金屬原子之比

ΔH——焓變，J·mol-1

kabs——吸氫反應速率常數(shù)，s-1

kdes——放氫反應速率常數(shù)，s-1

MLaNixM5-x——鑭鎳系儲氫材料的摩爾質(zhì)量，g·mol-1

mdes——儲氫材料放氫用量，kg

mLaNi0.85Al0.15——LaNi4.85Al0.25儲氫材料用量，kg

mLaNi4.75Fe0.25——LaNi4.75Fe0.25儲氫材料用量，kg

mLaNixM5-x—— 鑭鎳系儲氫材料用量，kg

N——過程初始推動力

nabs——儲氫材料吸氫原子數(shù)，mol

ndes——儲氫材料放氫原子數(shù)，mol

peq,abs——儲氫材料吸氫平衡分壓，bar

peq,des——儲氫材料放氫平衡分壓，bar

pH2——吸氫/放氫過程氫氣分壓，bar

p0——初始總壓，bar

R——純氫收率

Rg——氣體常數(shù)，J·mol-1·K-1

SKj——氫阱j

SRi——氫源i

T——溫度，K

tabs——儲氫材料吸氫時間，s

tdes——儲氫材料放氫時間，s

U——ΔsFu與mLaNixM5-x的比值

X——儲氫材料吸氫/放氫轉(zhuǎn)化率