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液氢发展概述

2025年03月24日 来源: 中国石化报  作者: 销售公司应用技术研究院
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    一、早期探索与技术奠基(19世纪中后期~20世纪初)

    1.气体液化理论萌芽

    1845年,英国科学家迈克尔·法拉第通过醚和固态二氧化碳实现气体液化,将温度降至零下78.5摄氏度。1895年,德国卡尔·冯·林德教授研究成功一次节流循环液化空气的方法,采用节流膨胀和逆流换热,称为林德循环。林德循环利用气体在节流膨胀过程中温度降低的现象(焦耳-汤姆逊效应),通过多次循环逐步降低气体温度,最终实现气体液化。

    2.液氢首次制备成功

    1908年,苏格兰科学家詹姆斯·杜瓦首次实现氢气液化。他利用改进的节流制冷技术获得了约20毫升液氢。杜瓦瓶(真空保温容器)为低温存储提供了重要技术支持,在科学研究、工业生产、医疗领域和日常生活中有着广泛应用。

    3.液化循环理论突破

    1902年,法国科学家乔治·克劳德提出了一种基于逆布雷顿循环的液化方法。后人基于此,提出活塞式膨胀引擎液化循环为克劳德循环,进一步提高低温气体液化效率。

    二、工业化与航天应用(20世纪中后期)

    1.液氢燃料的航天里程碑

    1957年,液氢首次被用作火箭燃料;1970年美国“阿波罗”登月计划采用液氢推进剂。1964年,我国首次以液氢和液氧为推进剂,成功完成火箭氢氧发动机地面试车。

    2.我国液氢技术实现自主突破

    1956年,中国科学院应用物理研究所研制出国内首台氢液化器,首次实现液氢生产,产率达10升/小时,后提升至14升/小时。

    三、现代发展与技术创新(21世纪至今)

    2021年9月,我国首套吨级氢液化系统研发成功,实现连续稳定生产,缩小了与国外技术的差距。

    2024年3月,我国重型车辆液氢储供技术实现突破,解决了燃料电池卡车动力性能与续航难题。

    液氢技术在氢能产业链中具有重要作用,主要体现在高效储存、低成本运输和多样化应用三个方面。液氢技术通过将氢气冷却至极低温度(零下253摄氏度)使其液化,显著提高了氢气的能量密度,解决了气态氢在储存和运输中的许多难题。尽管液氢技术面临能耗高、低温要求严格和安全性等挑战,但通过技术创新和产业链协同,液氢技术有望成为推动氢能大规模商业化应用的关键支撑技术。未来,随着液氢技术不断进步,氢能产业链将更加完善,为实现碳中和目标提供重要助力。

    (销售公司应用技术研究院 提供)

 

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