实验室学术带头人侯予教授团队参与研制的5td大规模氢液化国产化装备实现重大突破-动力工程多相流实验室

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实验室学术带头人侯予教授团队参与研制的5td大规模氢液化国产化装备实现重大突破

2024年09月03日 15:44 点击：[]

氢能的规模化高效利用是实现双碳目标的关键。液氢体积能量密度高，是实现氢能高效储存、运输的最重要途径，是推动我国实现绿色低碳发展能源战略转型目标的重要载体。近日，由实验室学术带头人侯予教授团队参与，航天科技集团六院北京航天试验技术研究所和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，稳定产出液氢，填补了我国规模化氢液化装置核心关键技术的空白，标志着我国具有了国际先进的规模化氢液化技术，为达成我国双碳目标提供了重要的技术支撑。

此次成功运行的5吨/天氢液化冷箱，设计能耗小于12.1千瓦时每千克、液氢纯度大于99.999%、仲氢含量大于97%，主要技术指标均达到或超过国际先进水平。该冷箱突破了氢气克劳德循环液化工艺、大承载力-高可靠性氢气体轴承氢透平膨胀机等关键技术，形成专利成果20余项，解决了我国液氢规模化生产关键技术的“卡脖子”问题。该装置是国内首套实现氢克劳德循环制冷的氢液化系统，与国内目前已经运行的中小型氦制冷循环氢液化装置相比，其能耗显著降低。该系统的成功研制，打破了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。

北京航天试验技术研究所与西安交大在2021年签署共建液氢装备联合研发中心合作协议，签订《大规模氢液化装置氢透平膨胀机技术》开发合同，由实验室陈良教授担任项目负责人，组成联合技术公关团队，克服了国外技术和产品封锁无任何直接资料可供参考的困难，历时近三年，解决了轴承-转子系统氢介质下高速稳定性不足、缺乏真实介质测试平台等为代表的诸多难题，攻克了大承载力静压气体轴承设计制造技术、深低温高速氢透平膨胀机全流道高效设计方法等关键技术，并引入航天标准严格固化零部件加工装配工艺和试验测试流程，在北京航天试验技术研究所建成了国内唯一的氢透平膨胀机真实介质全工况测试平台，成功研制出高效率和高可靠性的5吨/天氢液化系统用氢透平膨胀机组。

侯予教授所领导的“先进制冷与低温技术”陕西高校青年创新团队，瞄准先进制冷与低温技术和热力学传热学基础问题，结合高端装备制造和国家重大需求以及制冷低温国际科学前沿，重点开展新型低温制冷技术、气体轴承和高速透平机械领域的应用基础研究和高新技术转化工作。组织建设了“深低温技术与装备”教育部重点实验室，立足制冷与低温工程学科前沿研究，以突破重大装备现代化深低温制冷技术瓶颈、实现关键技术自主可控为目标，形成了以低温燃料管理技术、深低温制冷技术、环模环控与动力设备研究为特色应用方向的前沿基础理论和共性技术研发基地。联合发起了国内首个液氢协同创新联合体，建设了国家能源“液氢技术”重点实验室，主要围绕液氢的制取、储（贮）存、运输、加注、应用及安全等方面开展工作。