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强强联手,国内首套5吨/天氢液化系统一次性开车成功!

发布时间:2024-08-20 12:46 浏览量:1963

8月18日,航天科技集团六院101所、航天氢能科技有限公司联合研制的5吨/天氢液化系统一次性开车成功,已稳定产出液氢,该系统采用的氢透平膨胀机、连续型正仲氢高效转化换热器等核心部件完全自主研发,是国内首套实现氢克劳德制冷循环的氢液化系统,其各项性能指标均优于设计值,再一次率先打破国外相关技术和装备垄断,提升了我国在航天航空领域的深低温技术及液氢大规模生产的自主可控能力。

1克劳德制冷循环系统

利用膨胀机将高压气体进行等熵膨胀,从而产生冷量,再通过Joule-Thompson(JT)阀进行等焓膨胀以达到更低温度

压缩气体通过膨胀机对外做功比J-T节流获得更多的冷量,因此液氮预冷型Claude系统的效率比L-H系统高50%~70%。是未来大规模氢液化系统的

2主要工艺路线

步骤流程

1. 预冷:使用液氮对氢气进行预冷,使其温度降至约77 K

2. 多级压缩:通过多级氢气压缩机将氢气压缩至高压状态,同时保持室温

3. 等熵膨胀:部分压缩后的气体被回流到膨胀器中进行等熵膨胀,产生更冷的温度。

4. 热交换:在热交换器中,等熵膨胀后的冷气体冷却高压气体

5. 等焓膨胀:经过热交换后的冷气体通过Joule-Thompson阀门进行等焓膨胀,最终产生20.3 K的液态氢蒸

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按照任务书指标要求,该装置系统满负荷稳定运行时间8.5小时、低负荷稳定运行时间73小时。在满负荷运行条件下,氢气液化率为3070.2 升/小时(约5.17吨/天),液氢产品的仲氢含量达98.66%,透平膨胀机绝热效率均超过80%,装置总体性能达到国际先进水平

行业现状

当前国内各科研院所及头部企业争先完成氢液化关键设备的技术突破和系统工厂的布局,但要实现“氢液化降本”,行业仍需攻克以下难点:
  1. 降低当前氢液化系统,透平膨胀机和正仲氢转化器的系统能耗

    进一步降低氢液化能耗成本,但单位氢液化成本与日产氢液化量息息相关,亟需下游应用完成配合

  2. 下游应用突破

    液氢无法大规模运入下游用氢端,也就是掣肘于“液氢上路”相关技术规范和标准的完善

  3. 推动液氢技术标准和规范的制定

    5月交通部《氢气(含液氢)道路运输技术规范》征求意见稿发布,“液氢上路”的标准制定及技术规范计日可待

三者结合来看,氢液化工厂想降低氢液化成本,就需要下游需求释放,加大氢气日液化量,从而有效降低单位成本。

而下游需求方掣肘于液氢相关技术规范及标准尚未完善,无法大规模运输上路。

标准的制定更多是道路运输安全上的考量。

从这个角度,氢能行业发展痛难点之一,即氢气储运和应用过程中的安全问题。因此,想要寻求实现安全、高效、经济的氢能储运体系,从而稳慎推动氢能的多元应用,绝非一个环节或技术上的突破,需要各环节的产业链从业者协力同心,共同推进。


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