国内首台套采用氢透平膨胀制冷循环的5吨/天氢液化系统产出液氢

国内首台套采用氢透平膨胀制冷循环的5吨/天氢液化系统产出液氢

8月18日，航天科技集团六院101所、氢能公司联合研制的5吨/天氢液化系统一次性开车成功，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。

液氢是解决氢能大规模储运的主要途径。氢克劳德制冷循环氢液化流程是未来大规模氢液化系统的主要工艺路线，此次成功开车标志着我国大规模氢液化技术再次取得重大突破，为我国氢能产业快速发展提供了重大技术和装备保障。

克劳德制冷循环系统工作原理

克劳德制冷循环系统是一种高效的氢液化工艺，其主要特点是在低温环境下通过等熵膨胀和等焓膨胀来实现氢气的液化。具体流程如下：

1. 预冷阶段：使用液氮对氢气进行预冷，使其温度降至约77 K（约-196℃）。
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（约-253℃）的液态氢蒸汽。

这种工艺路线相比传统的液氢生产方法效率更高，能够节省约50%~70%的能源消耗，是未来大规模氢液化系统的主要工艺路线。