Im Bauprozess von Salzlagerstätten zur Wasserstoffspeicherung ist es üblicherweise erforderlich, die gelöste Kavität durch Gasinjektion und Austragung der Sole in einen nutzbaren Wasserstoffspeicherraum umzuwandeln. Die Prozessparameter in dieser Phase beeinflussen direkt das effektive Speichervolumen und die Betriebssicherheit der Salzlagerstätte. Um die Kosten und Sicherheitsrisiken zu reduzieren, die durch die Verwendung von H₂ als Soleaustragsmedium entstehen, und um während der Bauphase eine stabile Zwischenschichtstruktur zu bilden, wurden CH₄, N₂ und CO₂ als Zwischenschichtgase ausgewählt und deren Strömungsverhalten sowie Einfluss auf die Wasserstoffspeichereigenschaften während der Gasinjektion und Soleaustragung untersucht. Basierend auf den geologischen Parametern des Dunham-Salzgebiets in den USA wurde mit der numerischen Simulationsplattform CMG-GEM ein dreidimensionales Modell der Salzlagerstätte erstellt. Schlüsselparameter wie Austragsrate, Injektionsdruck und Zwischenschichtgastyp wurden systematisch analysiert, wobei Gasdurchbruchszeit, kumulierte Gasinjektionsmenge, effektives H₂-Speichervolumen und Zwischenschichtgasanteil als Bewertungsindikatoren verwendet wurden. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Austragsrate der dominierende Faktor ist, der das Gasdurchbruchverhalten und das effektive Speichervolumen steuert. Wenn die Austragsrate von 40 m³/h auf 80 m³/h erhöht wird, verkürzt sich die Gasdurchbruchszeit um etwa 34 %, das effektive Wasserstoffspeichervolumen sinkt um etwa 9 %, und die Gas-Wasser-Grenzfläche entwickelt sich von einem gleichmäßigen allmählichen Abfall zu einer konischen Form entlang der Bohrachsachse. Eine Erhöhung des Injektionsdrucks von 22 MPa auf 25 MPa kann die kumulierte Gasinjektionsmenge um etwa 13,6 % erhöhen, hat jedoch nur einen begrenzten Einfluss auf den Zeitpunkt des Gasdurchbruchs. Unter verschiedenen Bedingungen des Zwischenschichtgases neigt CO₂ aufgrund seiner höheren Löslichkeit und geringeren Oberflächenspannung während der Austragsphase eher zum Gasdurchbruch, wobei der Zwischenschichtgasanteil bis zu etwa 45 % erreichen kann; unter CH₄-Bedingungen wird ein höheres effektives H₂-Speichervolumen erzielt; N₂ zeigt einen geringeren Zwischenschichtgasanteil (etwa 37 %) und günstigere H₂-Reinheitseigenschaften. Darüber hinaus haben unterschiedliche Kavitationsformen einen signifikanten Einfluss auf das Gasdurchbruchverhalten, die kumulierte Gasinjektionsmenge und das effektive Speichervolumen, jedoch sind die allgemeinen Trends der Änderung mit der Austragsrate unter gleichen Austragsrateneinstellungen bei verschiedenen Formen ähnlich, und der Zwischenschichtgasanteil ändert sich kaum. Die Studie zeigt, dass die vernünftige Auswahl des Zwischenschichtgases und die Kontrolle der Austragsrate in der Bauphase dazu beitragen, das Gasdurchbruchereignis zu verzögern, das effektive Wasserstoffspeichervolumen und die Betriebssicherheit der Salzlagerstätte zu erhöhen und eine Grundlage für das Prozessdesign beim Bau von Salzlagerstätten zu bieten.

Wasserstoffspeicherung in Salzkavernen; Gasinjektion und Soleaustrag; Zwischenschichtgas; numerische Simulation; Gasdurchbruch