8月18日,航天科技集團六院101所、氫能公司聯合研制的5噸/天氫液化系統(tǒng)一次性開車成功,穩(wěn)定產出液氫,該系統(tǒng)采用的氫透平膨脹機、連續(xù)型正仲氫高效轉化換熱器等核心部件完全自主研發(fā),是國內首套實現氫克勞德制冷循環(huán)的氫液化系統(tǒng),其各項性能指標均優(yōu)于設計值,再一次率先打破國外相關技術和裝備壟斷,提升了我國在航天航空領域的深低溫技術及液氫大規(guī)模生產的自主可控能力。
液氫是解決氫能大規(guī)模儲運的主要途徑。氫克勞德制冷循環(huán)氫液化流程是未來大規(guī)模氫液化系統(tǒng)的主要工藝路線,此次成功開車標志著我國大規(guī)模氫液化技術再次取得重大突破,為我國氫能產業(yè)快速發(fā)展提供了重大技術和裝備保障。
克勞德制冷循環(huán)系統(tǒng):
利用膨脹機將高壓氣體進行等熵膨脹,從而產生冷量,再通過Joule-Thompson(JT)閥進行等焓膨脹以達到更低溫度
壓縮氣體通過膨脹機對外做功比J-T節(jié)流獲得更多的冷量,因此液氮預冷型Claude系統(tǒng)的效率比L-H系統(tǒng)高50%~70%。是未來大規(guī)模氫液化系統(tǒng)的主要工藝路線
流程:
1. 預冷:使用液氮對氫氣進行預冷,使其溫度降至約77 K
2. 多級壓縮:通過多級氫氣壓縮機將氫氣壓縮至高壓狀態(tài),同時保持室溫
3. 等熵膨脹:部分壓縮后的氣體被回流到膨脹器中進行等熵膨脹,產生更冷的溫度。
4. 熱交換:在熱交換器中,等熵膨脹后的冷氣體冷卻高壓氣體
5. 等焓膨脹:經過熱交換后的冷氣體通過Joule-Thompson閥門進行等焓膨脹,最終產生20.3 K的液態(tài)氫蒸汽。