硕士研究生王瑞在TiH₂粉尘气体抑爆机理研究中取得重要进展

　　近日，程扬帆教授课题组2021级硕士研究生王瑞在惰性气体对金属氢化物TiH₂粉尘云的抑爆机理方面取得重要进展，研究成果以“Inhibitory effects of typical inert gases on the flame propagation and structures in TiH₂ dust clouds”在为题在线发表在《Powder Technology》杂志上。TiH₂作为一种典型的金属氢化物，通常以微纳米级的尺度存在，在受外界能量刺激时极易发生爆燃，并且在其生产、储存和使用过程中会因环境的影响缓慢释放出H₂，容易形成H₂和可燃金属粉尘爆炸性混合物，使爆炸风险性和威力大大增加。王瑞利用哈特曼管研究了典型惰性气体对TiH₂粉尘云火焰结构的影响并对各气氛下燃烧残留物进行表征分析。研究结果表明在相同的氧气浓度条件下，三种惰性气体对TiH₂粉尘的抑制作用依次为：CO₂>N₂>Ar，N₂和CO₂主要通过稀释O₂、冷却和化学反应来抑制TiH₂粉尘云的爆炸，而Ar主要起到稀释O₂和冷却的作用。研究成果对丰富金属氢化物的粉尘爆炸数据和灾害防控具有重要意义。

图1 TiH₂粉尘云在不同N₂体积分数下的火焰传播行为：(a) 79 vol%, (b) 85 vol% and (c) 90 vol%.

图2 TiH₂粉尘在不同气氛下燃烧残留物的微观结构：(a) 85 vol% N₂/15 vol% O₂, (b) 85 vol% CO₂/15 vol% O₂ and (c) 85 vol% Ar/15 vol% O₂.

　　硕士研究生王瑞是论文的第一作者，程扬帆教授为通讯作者，该项研究受到了国家自然科学基金项目（Nos.12272001, 11972046）和安徽省自然科学基金优秀青年项目（No.2108085Y02）等项目资助。