“液氢”首套氦膨胀制冷氢液化系统调试成功 “上天入地”动力再添一环

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近年来，氢能上升为国家战略性能源，我国航天基地瞄准“碳达峰”目标，依托技术和装备优势，通过政策引导和产业扶持，推进氢能研发应用，鼓励区内新能源企业开展氢能动力系统研究，布局氢能低碳化、规模化生产与应用，激活科技成果。

近日，由101所研制的我国首套具有自主知识产权，基于氦膨胀制冷循环的氢液化系统调试成功，产出液氢、仲氢含量97.4%。目前，该系统已按计划顺利完成自动停机复温程序，累计连续稳定生产液氢35个小时，生产液氢35.55m³，额定工况透平膨胀机效率达80%，完成了变工况和自动调节考核，设计液氢产量为1.7吨/天，实测满负荷工况产量为2.3吨/天。

据研究人员介绍，该系统90%以上的设备采用国产，历时400多个日夜，经几十次讨论、修正、验证，团队逐一攻克并验证了高效正仲氢转化、高效紧凑型中等规模氢液化冷箱结构设计与集成、核心设备高速旋转机械透平膨胀机设计研制、先进的自动控制逻辑和控制系统开发集成、高精度仲氢分析化验关键装备的设计研制、真空复杂环境下抗干扰精密温度测量采集、液氢自动转注以及氢液化系统变工况自动调节与故障报警自动安全防护等多项关键技术。

该项技术的成功研制不仅在保障运载火箭燃料供给方面有重要意义，也为我国氢能产业中氢的规模化储运提供了技术和装备基础。

氢输送主要有三种方式，一是高压气态运输，这是目前氢能汽车发展的主流技术；二是管道输送；其次就是低温液氢输送。液氢的体积能量密度大约是35MPa高压气氢的三倍，是70MPa高压气氢的1.8倍。从气态氢液化为液态氢需在-253℃实现，对于超过200千米的运输距离，采用液氢时的运输费和能耗费之和均低于高压气氢，所以液氢在规模化发展氢能产业的储存、运输方面具有明显优势。液氢多用于航天、军事等领域。

实际上， 1966年我国已经在液氢领域深入探索。1966年，中国航天工业总公司101所建成投产的100L/h氢液化装置，在氢气压力为1.3-1.5MPa，液氮蒸发温度为66K左右时，生产正常氢的液化率可达25%(100L/h)，生产液态仲氢(仲氢浓度大于95%)时，液化率将下降30%，即每小时生产70L液态仲氢。该装置自1966年建成投产到80年代未退役之前，所生产的液氢基本上满足了我国第一代氢一氧发动机研制试验的需要。

1995 年，中国航天工业总公司101所从瑞士引进的300L/h氢液化装置采用氦制冷氢液化循环，后期又陆续引进了液化空气集团的氦制冷氢液化机，保障了我国液氢作为燃料的航天器的燃料供应。

六院101所是我国的液氧液氢火箭发动机试验中心，长征五号使用的大推力液氧液氢发动机、长征三号甲系列运载火箭三级主发动机均在此通过试验考核，助力我国探月工程、北斗导航及各类卫星航天器发射任务。此外，该所还围绕氢能基础设施领域，开发了航天科技集团首套标准化模块式加氢站，研制建设了我国首座液态储氢加氢站，研制开发了我国首套重型车辆用车载液氢供气系统，完成车载液氢瓶火烧和爆破试验，为氢能产业发展提供了有力支撑。

近年来，101所基于在液氢领域近60年的运行维护应用技术和装备基础，逐一攻克并验证了多项关键技术，截至目前已基本完成我国商用市场两个氢液化系统集成建设项目。

积极研发液氢是大势所趋，液氢—液氧推进剂功不可没。依据液氢的特性和液氢储运的优越性，液氢在民用领域的应用场景十分广阔。我国目前已逐渐建立起液氢标准体系，并通过液氢政策鼓励更多的企业加入民用液氢领域，液氢产业链势必得到更好的发展。

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