地质储氢温压条件下H<sub>2</sub>在纯水中的扩散系数

徐冬红; 郭会荣; 吕万军

doi:10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250184

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地质储氢温压条件下H₂在纯水中的扩散系数

更新时间：2026-11-05

- 地质储氢温压条件下H₂在纯水中的扩散系数
- Bulletin of Geological Science and Technology Vol. 45, Issue 4, Pages: 238-247(2026)
- 作者机构：
  
  1. 中国地质大学(武汉)环境学院
  2. 中国地质大学(武汉)海洋学院
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250184
  CLC： TK91;P641
- Published：2026
- 稿件说明：
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徐冬红, 郭会荣, 吕万军. 地质储氢温压条件下H₂在纯水中的扩散系数[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2026, 45(4): 238-247. DOI: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250184.
DOI：

徐冬红, 郭会荣, 吕万军. 地质储氢温压条件下H₂在纯水中的扩散系数[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2026, 45(4): 238-247. DOI: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250184. DOI：

摘要

随着氢能利用需求不断提升，地下地质储氢（UHS）已成为能源储存领域的研究热点。地质储氢高温高压条件下H

在纯水中的扩散系数，是定量刻画H

在储层孔隙中运移行为、准确评价H

通过盖层扩散损失的关键参数。但现有研究多集中于常温常压条件，高温高压条件下的实验数据仍较为缺乏。本研究采用显微激光拉曼光谱技术，在透明高压石英毛细管中原位观测H

在水溶液中的溶解扩散过程，实测获得10～30 MPa、298.15～393.15 K温压范围内H

在纯水中的扩散系数，并分析其影响规律与工程应用意义。结果表明：温度对扩散系数影响显著，随温度升高扩散系数明显增大；20 MPa下温度由298.15 K升至363.15 K时，扩散系数增幅约211%，可用Speedy-Angell幂律方程准确拟合：D=23.572×10

-9

[（T/213.54）-1

]

2.021

。压力对扩散系数影响较弱，随压力增大整体呈轻微下降趋势；363.15 K时压力由10 MPa升至30 MPa，扩散系数降幅约4.8%。结合有效扩散系数经验公式估算H

透过盖层的泄漏通量，结果显示盖层厚度越大，H

扩散总量越小、扩散速度越慢、泄漏风险越低。因此，实际地质储氢工程应优先选择温度较低、盖层厚度较大的深层地质构造。本研究获取的高温高压扩散系数数据，可为地质储氢中H

运移规律定量刻画与扩散通量计算提供关键参数，同时为储氢场地选址、方案设计与风险评估提供科学依据。

Abstract

关键词

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