[發明專利]氫液化系統

在審

• 申請號: 202110746401.1
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113503692A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 謝秀娟;楊少柒;周剛;薛瑞;潘薇;龔領會
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良;劉春麗

1.一種氫液化系統，其特征在于,包括：室溫壓縮機組(1)、氫液化單元(200)及液氫低溫容器(36)，所述室溫壓縮機組(1)的出口通過高壓氣體管路(7)和所述氫液化單元(200)的第一入口連通，所述氫液化單元(200)的第一出口和所述液氫低溫容器(36)的第一入口連通，所述氫液化單元(200)的第一出口用于流出液氫，所述液氫低溫容器(36)的第一出口和所述氫液化單元(200)的第二入口連通，所述液氫低溫容器(36)的第一出口用于流出20K飽和氫氣，所述氫液化單元(200)的第二出口通過中壓氣體管路(8)和所述室溫壓縮機組(1)的第一入口連通，所述氫液化單元(200)的第三出口通過低壓氣體管路(9)和所述室溫壓縮機組(1)的第二入口連通，所述高壓氣體管路(7)、所述中壓氣體管路(8)及所述低壓氣體管路(9)均貫穿于所述氫液化單元(200),所述氫液化單元(200)的第三入口用于流入原料氫氣，所述氫液化單元(200)的第四出口和所述液氫低溫容器(36)的第二入口連通，所述氫液化單元(200)的第四出口用于流出液氫；

所述室溫壓縮機組(1)為氫液化系統提供動力源，實現氫氣從低壓到中壓、中壓到高壓的增壓過程；所述氫液化單元(200)用于將所述室溫壓縮機組(1)輸出的高壓氫氣降溫液化成液氫，從所述氫液化單元(200)的第一出口輸出的液氫能夠經所述液氫低溫容器(36)的第一入口進入到所述液氫低溫容器(36)內儲存，20K飽和氫氣能夠從所述液氫低溫容器(36)的第一出口流入所述氫液化單元(200)的第二入口，然后從所述氫液化單元(200)的第三出口通過所述低壓氣體管路(9)流入所述室溫壓縮機組(1)的第二入口，完成整個一個循環；原料氫氣能夠由所述氫液化單元(200)的第三入口進入所述氫液化單元(200)，然后經過所述氫液化單元(200)冷卻降溫形成液氫，然后從所述氫液化單元(200)的第四出口流出并經由所述液氫低溫容器(36)的第二入口進入到所述液氫低溫容器(36)內儲存。

2.根據權利要求1所述的氫液化系統，其特征在于,還包括氣體管理子系統(10)，所述氣體管理子系統(10)設置在所述室溫壓縮機組(1)和所述氫液化單元(200)之間，所述氣體管理子系統(10)包括與所述室溫壓縮機組(1)并聯的氣動調節閥門組。

3.根據權利要求1所述的氫液化系統，其特征在于,所述室溫壓縮機組(1)為單臺單級壓縮機或單臺多級壓縮機或串聯的兩臺單級壓縮機或串并聯組合的多臺單級壓縮機。

4.根據權利要求1所述的氫液化系統，其特征在于,所述氫液化單元(200)包括換熱器組件和透平膨脹機組件的組合。

5.根據權利要求4所述的氫液化系統，其特征在于,所述換熱器組件內填充有正仲氫催化劑，或所述換熱器組件連接有正仲氫轉化器。

6.根據權利要求4所述的氫液化系統，其特征在于,所述氫液化單元(200)還包括與所述換熱器組件連接的低溫工質預冷子系統(18)。

7.根據權利要求4所述的氫液化系統，其特征在于,所述氫液化單元(200)為基于克勞德循環的氫液化單元，所述換熱器組件包括依次并聯的第一低溫換熱器(15)、第二低溫換熱器(20)、第三低溫換熱器(25)、第四低溫換熱器(28)、第五低溫換熱器(29)、第六低溫換熱器(31)及第七低溫換熱器(32)，所述第五低溫換熱器(29)上設置有低溫工質氣體進口和低溫工質氣體出口，所述透平膨脹機組件包括第一級氫透平膨脹機(11)和第二級氫透平膨脹機(12)，所述第一級氫透平膨脹機(11)的入口設置于所述第三低溫換熱器(25)至所述第四低溫換熱器(28)的供給管路上，所述第一級氫透平膨脹機(11)的出口與所述第五低溫換熱器(29)的低溫工質氣體進口連通，所述第二級氫透平膨脹機(12)的入口與所述第五低溫換熱器(29)的低溫工質氣體出口連通，所述第二級氫透平膨脹機(12)的出口設置于所述第六低溫換熱器(31)至所述室溫壓縮機組(1)的第二入口的回流管路上。