同济大学吕洪/张存满教授团队在可持续发展领域顶级期刊《Renewable Energy》上发表氢能源重型商用车IV型高压储氢瓶氢气安全快速加注最新成果

近日，Elsevier旗下高影响力综合期刊《Renewable Energy》（IF=9.1, Cite Score=17.6）在线发表了题为“Research on rapid refueling of Type-IV hydrogen storage tanks for hydrogen-powered heavy-duty commercial vehicles”的研究性论文。该研究主要由同济大学汽车学院张存满教授团队完成，博士研究生苏赢为论文第二作者，吕洪教授为第一/通讯作者。

研究背景

高压气态储氢技术是最为成熟、方便且应用最为广泛的车载储氢技术。氢气的快速加注通常会导致车载IV型储氢瓶内部温度快速上升，如果不对温度进行控制会严重超温使储氢瓶损坏，导致安全事故。因此，储氢瓶的氢气加注必须在合理氢气温升与快速加注之间寻求一个平衡，这对IV型储氢瓶在氢能源重型车辆的安全使用至关重要。现有氢气快速加注方面的研究主要集中在燃料电池轻型车辆储氢瓶（小容积）的温升，在重型车领域（大容积储氢瓶）涉及较少，国际上也尚未有正式发布的适用于重型车辆的快速加注协议。

研究成果

本文基于氢能源重型商用车常用储氢瓶建立了三维全尺寸储氢瓶加注模型，模型耦合了流体动力学、质量传递、热量传递等物理过程，针对氢能源重型车辆的70MPa快速加注情形，开展关键加注参数对大容积IV型储氢瓶温升影响的规律研究。首先，探究了加注模式对储氢瓶温升的影响，通过对比自然压差加注与控制平均升压速率加注的差异，强调了加注过程中控制气瓶升压速率的重要性。其次，参考轻型车辆加注协议，探究氢气预冷方案在重型车辆储氢瓶温升与加注时间的可行性，最后，分析不同氢气入射角度下储氢瓶温度时序分布与差异原因，提出有利于储氢瓶温度分布的瓶阀入射角优化策略。上述研究结果对氢能重型车辆用大容积储氢系统的氢气快速加注和优化策略提供了理论指导，对氢能重载交通运载工具的氢燃料安全快速加注技术的开发具有重要工程应用价值。

研究团队

本研究得到了国家重点研发计划（No. 2023YFB4005301）和上海市科技创新行动计划（No. 24DZ3001704）的支持。详细研究描述请参阅论文原文及附录：

Lv H, Su Y, Huang G, et al. Research on rapid refueling of Type-IV hydrogen storage tanks for hydrogen-powered heavy-duty commercial vehicles [J]. Renewable Energy, 2025: 123673.

链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148125013357

DOI：https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.123673

翻译人：吕洪