[發(fā)明專利]氫液化系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110746401.1
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113503692A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝秀娟;楊少柒;周剛;薛瑞;潘薇;龔領(lǐng)會
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良;劉春麗

本發(fā)明涉及一種氫液化系統(tǒng)，包括：室溫壓縮機(jī)組、氫液化單元及液氫低溫容器，室溫壓縮機(jī)組的出口通過高壓氣體管路和氫液化單元的第一入口連通，氫液化單元的第一出口和液氫低溫容器的第一入口連通，氫液化單元的第一出口用于流出液氫，液氫低溫容器的第一出口和氫液化單元的第二入口連通，液氫低溫容器的第一出口用于流出20K飽和氫氣，氫液化單元的第二出口通過中壓氣體管路和室溫壓縮機(jī)組的第一入口連通，氫液化單元的第三出口通過低壓氣體管路和室溫壓縮機(jī)組的第二入口連通，氫液化單元的第三入口用于流入原料氫氣，氫液化單元的第四出口和液氫低溫容器的第二入口連通，氫液化單元的第四出口用于流出液氫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氫液化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

液氫儲氫密度高，可大幅度提高運(yùn)輸效率、降低儲運(yùn)壓力和提高系統(tǒng)安全性，是氫遠(yuǎn)洋運(yùn)輸及中長距離靈活陸路運(yùn)輸?shù)淖罴逊桨福彩巧虡I(yè)化加氫站的首選儲氫方式，具有明顯的能力規(guī)模和成本優(yōu)勢。

氫液化器是液氫生產(chǎn)的主要裝置，用于將常溫氫氣制冷液化為液體，是航空航天、氫能儲運(yùn)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)設(shè)備，現(xiàn)有的氫液化器通常采用氦作為循環(huán)工質(zhì)，但采用此氦循環(huán)工質(zhì)的氫液化器的氫液化能力往往不足，致使該氫液化器難以滿足5噸/天以上的氫液化能力的產(chǎn)量要求。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提供一種能夠有效提升氫液化能力的氫液化系統(tǒng)。

一種氫液化系統(tǒng)，包括：室溫壓縮機(jī)組(1)、氫液化單元(200)及液氫低溫容器(36)，所述室溫壓縮機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)組(1)為氫液化系統(tǒng)提供動力源，實現(xiàn)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(jī)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(jīng)所述液氫低溫容器(36)的第一入口進(jìn)入到所述液氫低溫容器(36)內(nèi)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(jī)組(1)的第二入口，完成整個一個循環(huán)；原料氫氣能夠由所述氫液化單元(200)的第三入口進(jìn)入所述氫液化單元(200)，然后經(jīng)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(jīng)由所述液氫低溫容器(36)的第二入口進(jìn)入到所述液氫低溫容器(36)內(nèi)儲存。

在其中一個實施例中,還包括氣體管理子系統(tǒng)(10)，所述氣體管理子系統(tǒng)(10)設(shè)置在所述室溫壓縮機(jī)組(1)和所述氫液化單元(200)之間，所述氣體管理子系統(tǒng)(10)包括與所述室溫壓縮機(jī)組(1)并聯(lián)的氣動調(diào)節(jié)閥門組。

在其中一個實施例中,所述室溫壓縮機(jī)組(1)為單臺單級壓縮機(jī)或單臺多級壓縮機(jī)或串聯(lián)的兩臺單級壓縮機(jī)或串并聯(lián)組合的多臺單級壓縮機(jī)。

在其中一個實施例中,所述氫液化單元(200)包括換熱器組件和透平膨脹機(jī)組件的組合。

在其中一個實施例中,所述換熱器組件內(nèi)填充有正仲氫催化劑，或所述換熱器組件連接有正仲氫轉(zhuǎn)化器。