仲氢转化对液氢无损储存的影响研究
氢仲-正转化释冷方案及冷量空间利用潜能分析
氢仲-正转化释冷方案及冷量空间利用潜能分析WANG Lei;YE Shi-xuan;LI Yan-zhong;YAN Tian;XUE Liang-jiang【摘要】调研了氢仲-正转化释冷能力及研究现状,介绍了绝热、连续、等温三种转化方式的释冷潜能与工作特征.针对氢空间长期安全贮存,按照转化器布置位置与转化方式,提出四种冷量空间利用方案.研究发现:氢绝热转化在150 K时释冷量最大,为391 kJ/kg;等温转化在110 K时释冷量最大,为394 kJ/kg;连续转化在出口温度大于200 K后,释冷量稳定在491 kJ/kg.所提四种方案中,由于空间排气温度偏低,造成氢仲-正转化潜能无法充分释放,对贮箱绝热性能提升有限.相较于一次绝热转化,在蒸气冷却盘管内连续转化可较充分利用转化冷能,在氢的空间贮存应优先考虑.【期刊名称】《宇航学报》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】9页(P109-117)【关键词】液氢;在轨贮存;蒸发量控制;氢仲-正转化【作者】WANG Lei;YE Shi-xuan;LI Yan-zhong;YAN Tian;XUE Liang-jiang 【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】V511+.60 引言随着美国Space-X公司猎鹰重型火箭的成功发射，我国在航天领域追赶超越的需求更加迫切。
《2016中国的航天》提到[1]，中国未来将进行月球探测、火星探测等深空探测工程，其中深空探测对低温推进剂在轨储存时间有严格要求。
为减小低温推进剂蒸发损失，延长空间储存时间，研究人员提出采用主动压力控制与被动热防护技术相结合的方案[2]，包括低温推进剂混合、排气，外部机械制冷等主动控压方式及热遮挡屏、蒸气冷屏、低导热连接(PODS)、多层绝热材料MLI等被动热防护技术。
在液氢推进剂中，氢的特殊性决定采用氢仲-正转化冷量来提供额外热保护是一种具有潜能的方案。
在氢仲-正转化释冷过程及冷能利用领域，国内外学者开展了一定研究。
低温技术基础 习题1-3答案
《低温技术基础》习题1.低温（深冷）与制冷(普冷)的温度分界线为：120k2．氮气的标准沸点 77.36k ；液化天然气的主要成分甲烷的标准沸点 111.7k ； 氢气的标准沸点 20.39k ；通常情况下氦气（4He ）的标准沸点为 4.224k ；氧气的标准沸点 90.188k 。
(以上数值精确到0.1K ）3.温度下降，材料的屈服强度升高；材料的硬度升高；材料的延展性下降 ；润滑油粘度增加；纯金属的导热系数上升；气体的导热系数 下降 ；金属导体的电阻 下降。
4. 1908年，Leiden university 的Onnes 实现了氦的液化，从此不再有永久气体。
5.比较以下4种热力学过程的参数变化？ 表16. “答：正确，在一个大气压下氧气的液化温度为90K ，且氧的三相点低于77K 。
所以液态的氧气能达到77K 的温度7．“液化温度越低的气体其理论最小液化功越大”是否正确？为什么？ 答：不正确，例如氦的液化温度比氢要低，但其最小理论功还是氢大。
8．氦气难以液化是因为其理论最小液化功大吗？为什么？ 答：不是，是因为氦气的转化温度和液化温度都非常的低9．画出气体液化理论循环的流程图和T-s 图，并写出气体液化所需理论最小功 的计算公式。
答： w min =)()(111f f h h S S T ---10．写出空气中含量前三位的气体成分并标注其体积百分比。
答：78.12%氮，20.95%氧，0.93％氩（干燥空气）11．什么是等温节流效应？在T-s 图上表示出等温节流效应。
答：()r p h h h h h h T T c q ∆-=-=-=-=1020210即它在数值上等于压缩前后气体的焓差，这一焓差常用-△hT 表示，称为等温节流效应。
12．气体等温压缩后再等熵膨胀后所获得的制冷量表达式？（请在T-s 图上标出过程），并解释其制冷量与膨胀功和等温节流效应的关系？答：()()e T s w h h h h h h h q +∆-=-+-=-=2110200即制冷量为等温节流效应与膨胀功w e 之和。
储氢材料的原理解析与研究进展
氢是一种清洁的可再生能源。
储氢材料作为一种可逆的氢元素存储材料，在现代及未来的应用十分广泛。
对于储氢材料性质的研究，将会更好地推动我国相关研究领域的进步。
随着近年来我国经济的不断发展，能源消耗也在大幅度增加，化石能源储量减少，并产生一系列的环境问题，所以寻找一种安全可靠的绿色清洁能源是必然趋势，而氢元素一直是能源系列中的“宠儿”。
由于氢能是一种可循环利用的清洁能源，将在我国能源转换中扮演重要角色。
近年来，氢能产业从行业圈内逐渐走向大众视野，被认为是具有发展潜力的新型产业。
目前唯一存在的应用问题是氢能源的存储技术问题，为了解决这一问题，储氢材料正式问世，利用金属络合物储存氢能，其质量百分密度较高且具有一定的可逆性，实现了储氢材料的正式应用，而此类材料的具体应用也可以更好地推动相关领域的发展。
氢能的储存方式分析氢能是目前发现的能源体系中储量丰富且无公害的清洁能源，是理想化石燃料替代品，而且氢能在燃烧后的生成物只有水，对我国实现“碳达峰”“碳中和”等目标具有重要意义。
在氢能的应用体系中，氢能的存储制约了氢能走向实用化和规模化。
为了解决这一问题，诞生了储氢材料理念。
目前，有3种主要的储氢方式，分别为高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。
1高压气态储氢高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟的储氢技术，即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存。
该技术的优点在于，其充装释放氢气速度快，技术成熟及成本低。
而其缺点在于：一是对储氢压力容器的耐高压要求较高，商用气瓶设计压力达到20 MPa，一般充压力至15 MPa；二是其体积储氢密度不高，其体积储氢密度一般在18～40 g/L；三是在氢气压缩过程中能耗较大，且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。
2低温液体储氢为了解决高压气体储氢体积储氢密度低的问题，人们提出了液态储氢的概念，低温液态储氢将氢气冷却至-253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70.6 kg/m3，体积密度为气态时的845倍。
液态有机储氢技术研究现状与展望
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 4 期液态有机储氢技术研究现状与展望刘若璐1，汤海波1，何翡翡2，罗凤盈1，王金鸽2，杨娜2，李洪伟2，张锐明1，2，3（1 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心（佛山仙湖实验室），广东 佛山 528200；2 广东瀚锐氢能科技有限公司，广东 佛山 528200；3 广东省武理工氢能产业技术研究院，广东 佛山 528200）摘要：随着构建绿色氢能社会愿景的提出，氢能的需求量将会大规模增长，氢能的储运就成为了制约产业规模化发展的瓶颈。
液态有机储氢技术在氢能大规模储存和长距离运输上具有成本低、安全性高等传统高压储氢无法比拟的优势，由于这项技术目前仍处于发展初期，国内相关的报道较少。
本文综述了芳香烃类和氮杂环芳香烃类等主要的液态有机储氢材料，并对其储氢性能、优势、存在问题及发展现状展开了分析；阐述了液态有机储氢技术中加氢和脱氢过程所涉及的各种金属催化剂的性能。
基于目前的研究，对液态有机储氢技术在未来氢能规模化应用方面的发展前景进行了展望，同时指出液态有机储氢技术在诸多氢能应用领域的可行性及其极高的经济价值。
但是若要实现大规模应用，则需选择更优的有机储氢材料，开发高选择性、高催化活性及低成本的新型催化剂，进一步优化加氢和脱氢技术。
关键词：液态有机储氢；储氢材料；芳香烃类；氮杂环芳香烃类；催化剂；加氢；脱氢；氢中图分类号：TK91 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）04-1731-11Recent research and prospect of liquid organic hydrogencarries technologyLIU Ruolu 1，TANG Haibo 1，HE Feifei 2，LUO Fengying 1，WANG Jinge 2，YANG Na 2，LI Hongwei 2，ZHANG Ruiming 1，2，3(1 Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory, Foshan 528200, Guangdong, China; 2 Guangdong Hanrui Hydrogen Energy Technology Company Limited, Foshan 528200, Guangdong,China; 3 Guangdong Hydrogen Energy Institute of WHUT, Foshan 528200, Guangdong, China)Abstract: As the vision of building a green hydrogen society, the demand for hydrogen energy will grow massively on a large scale as well, but the storage and transportation will also be the bottleneck that restricts the scale of the industrial development. Liquid organic hydrogen carries (LOHCs) have advantages over conventional high-pressure hydrogen storage methods in terms of low cost and safety for the large-scale storage and long-distance transportation of hydrogen energy. However, this technology is still at the early stage of development, and the related reports are limited. This paper reviews the main liquid organic hydrogen materials, aromatic such as aromatic hydrocarbons and aza-aromatic hydrocarbons, and analyses their hydrogen storage properties, advantages, problems and development status. Furthermore, various metal catalysts involved in hydrogenation and dehydrogenation processes are described. Finally, based on the current research, the prospects for liquid organic hydrogen storage technology are presented综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0515收稿日期：2023-04-04；修改稿日期：2023-08-08。
氢储存材料研究新进展
氢储存材料研究新进展近年来，随着能源危机和环境污染日益严重，全球范围内探索并发展清洁能源已成为不可避免的趋势。
而氢能作为一种清洁能源，具有燃烧后只释放水、环境与健康无污染、能量密度高等特点，备受瞩目。
然而，氢能源的利用还存在很多技术难题，如氢的储存问题。
近年来，氢储存材料研究一直是氢能源领域的热门话题，新材料的不断研究和开发有望为氢能源的发展提供新的突破口。
一、氢的储存瓶颈氢气由于具有很强的弛豫作用，单纯地以高压的方式储存氢气并不是一种有效的方式。
而目前研究最多的氢储存材料有固态储氢材料(包括金属氢化物、高级别金属有机骨架材料、多酚类材料等)、C类结构材料和液态储氢材料等。
固态储氢材料具有能量密度高和安全性能好的优势，但它们的工作温度一般较低、重量较大，其中的过渡金属氢化物还存在极限储氢量低、循环稳定性差的问题。
C类结构材料(如淀粉)虽然具有比较好的储氢效果，但其储存量有限，放氢周期长。
液态储氢材料具有很高的储氢密度，但需要较低的温度和较高的氢气压力才能使氢在其内部被储存，造成使用上较为困难。
因此，如何研发低成本、高效、高稳定的氢储存材料，是氢能源发展面临的重要挑战。
二、新型氢储存材料研究进展为了解决固态储氢材料的问题，有学者开始尝试将过渡金属氢化物与有机框架材料同步利用，形成新型材料。
近日，美国加州理工学院Song Jin教授领导的团队，设计了新型的MgScNi-HH(Magnesium Scandium Nickel Hydrogen High-Entropy Hydride)固态氢存储材料，其储氢量相较现有的铁／铁系氢化物模型材料增加了28%，远高于商用的氢储存材料。
同时，经过多次放氢循环测试，这种材料仍能保持较高的储氢容量，具有较高的循环稳定性能。
、一种新型的醛化物材料，也备受关注。
美国劳伦斯伯克利国家实验室研究人员开发了一种新型多孔几何醛化物储氢材料，其比表面积达到了500平方米/克，储氢容量可达到7.5 wt%，这意味着每克材料可以储存接近一毫升液态氢，仅需低于驾驶席底下氢气储存量上限的三分之一的空间，同时循环稳定性好。
液氢贮罐无损储存时间影响因素分析
参考文献： [1] 姚国文 , 刘宇森 , 陈雪松 . 荷载与湿热环境耦合作用下黏钢加固
RC 梁的耐久性能 [J]. 工程科学与技术 ,2019,51(01):83-88. [2] 陈震 , 薛明 , 刘国良 , 周晓辉 . 压力注胶式黏钢加固技术在剪
来按热力学平衡计算的贮存时间；p 为放空时的贮存压力； p0 为开始封闭贮存的压力；pcr 为临界点压力；F 为贮罐的表 面积；q 为储罐上单位面积的漏热流密度；Q 为贮罐的总漏 热量，为低温容器的三个主要途径漏热量总和；M0 为初始贮 存的液体量；T0 为初始贮存温度；c0 为初始贮存温度下液体 的比热容。
力墙后开洞口加固施工中的应用 [J]. 工程建设与设计 ,2018， (18):189-191. [3] 黄程远 . 结构工程应用注胶黏钢加固技术的有效性研究 [J]. 天 津理工大学学报 ,2018,34(04):58-64. [4] 叶吉喜 . 试析建筑结构改造中的黏钢加固施工技术要点 [J]. 河 南建材 ,2018，(04):37-38. [5] 金晓晨 , 陈盈 . 钢筋混凝土框架结构抗震加固研究现状及展望 [J]. 建筑结构 ,2018,48(S1):603-606.
其 中， 为 无 量 纲 时 间，
（1） ； 为 无 量 纲 压 力，
； 为 贮 罐 初 始 充 液 率；H0 为 无 量 纲 漏 热 量，
。 无量纲变量中各符号说明： τ 为开始封闭以来的实际储存时间；τs 为开始封闭以
如钢结构黏钢加固技术适用于特定的作业环境、黏结加固之 后的构件使用年限问题等，故有关学者要对钢结构黏钢加固 技术进行深入的研究，保证该工艺得到更好应用。
针对航天方面以及民用氢能的应用，本文对某 100m3 液 氢贮罐进行了试验研究，在此基础上分析了不放空储存时间 的各个影响因素，重点研究初始充液率、温度场不均匀度等 因素的影响，验证了已有的不放空储存无量纲关联式的适用 性，进而对液氢贮罐的优化设计提出了改进建议。 2 低温液体不放空储存时间预测
储能技术-氢储能
低温甲醇去杂。去除上述酸性气体。
PSA纯化。
5.2 氢气制备与纯化
电解水制氢
➢ 电解水制氢的原料为水和电能，产物没有任何温室气体的排放，且制备的氢气纯
度较高，易与燃料电池联用，故电解水制氢有巨大的市场潜力及应用前景。
➢ 根据系统组成结构，电解水制氢可以分为酸/碱溶液电解制氢 、质子交换膜
特点：工作压力低、系统体积小、放氢纯度高；
但也存在质量储氢密度低、使用成本高、吸放
氢有温度要求等问题。目前处于小规模试验阶
段，尚未产业化。
5.1 氢储能概述
下游应用
(1) 氢能的利用形式
➢ 直接燃烧，即利用氢和氧发生反应放出的热能；
➢ 通过燃料电池转化为电能，即利用氢和氧在催化剂作用下的电化学
用于石脑油、粗柴油、燃料油的加氢脱硫等方面。
H2用于合成氨
H2用于制备多晶硅
据统计，目前全世界化学及炼油工业每年用氢量超过约5500亿立方米
5.1 氢储能概述
氢储能的主要环节
上游制备
(1) 化石能源重整制氢
➢ 化石能源重整制氢是目前制氢的主流技术，可分为煤气化制氢、
天然气水蒸气重整制氢、重油制氢。
表5-2 氢与其他燃料的属性对照
单位
氢气
天然气
汽油
石油
甲醇
密度
kg/m3
0.089
（气态）
71（液态）
0.721
738
840
787
低热值
MJ/kg
MJ/L
120
0.01(气态)/8.52(液
态)
50
0.036
47
一种超临界氢的存储方法及超临界氢的应用[发明专利]
![一种超临界氢的存储方法及超临界氢的应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/67d40117cdbff121dd36a32d7375a417866fc1f7.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811097934.6(22)申请日 2018.09.20(71)申请人 中国科学院理化技术研究所地址 100190 北京市海淀区中关村东路29号(72)发明人 吕翠 伍继浩 周远 李青 龚领会 (74)专利代理机构 深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙) 44316代理人 曹卫良(51)Int.Cl.F17C 1/12(2006.01)(54)发明名称一种超临界氢的存储方法及超临界氢的应用(57)摘要一种超临界氢的存储方法，包括将满足压力和纯度的氢气降温冷却得到超临界氢，将所述超临界氢输入超临界储罐进行存储，其中所述超临界氢的存储状态为温度大于33.145K，压力高于1.2964MPa。
上述超临界氢的存储方法，既能保证储氢密度，在制备超临界氢的降温过程不考虑正仲氢转化热的问题，节约能源，同时在使用过程中还不存在液体蒸发需要放气的问题。
此外，本发明还提供超临界氢的应用。
权利要求书1页 说明书6页 附图4页CN 109027660 A 2018.12.18C N 109027660A1.一种超临界氢的存储方法，其特征在于，包括将满足压力和纯度的氢气降温冷却得到超临界氢，将所述超临界氢输入超临界储罐进行存储，其中所述超临界氢的存储状态为温度大于33.145K，压力高于1.2964MPa。
2.一种超临界氢在燃料电池中的应用，其中，存储于超临界储罐内的所述超临界氢作为氢源，所述超临界氢在所述超临界储罐内的存储状态为温度大于33.145K，压力高于1.2964MPa。
3.一种超临界氢在加氢站的应用，其中，存储于超临界储罐内的所述超临界氢作为氢源，所述超临界氢在所述超临界储罐内的存储状态为温度大于33.145K ，压力高于1.2964MPa。
4.一种超临界氢作为化工原料的应用，其中，所述超临界氢的存储状态为温度大于33.145K，压力高于1.2964MPa。
中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告
中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告根据中国的能源发展需求和环境保护压力，氢能作为一种清洁的能源形式正在受到越来越多的关注。
氢气的液化、储存和运输技术是氢能产业链的重要组成部分，其发展研究具有重要的意义。
一、氢气液化技术发展研究：氢气液化是将气态氢转化为液态氢的过程。
液化能够大幅度减小氢气的体积，方便氢气的储存和运输。
目前，氢气液化技术主要采用低温液化方法，即将氢气冷却至低温（接近绝对零度），使氢气转化为液态。
常见的液化技术包括J-T膨胀液化、等温热交换液化和低温吸附液化等。
随着液化技术的不断发展，氢气液化过程的效率和能耗逐渐提高，使得氢气液化技术更加成熟和可行。
二、氢气储存技术发展研究：氢气储存是指将液态氢或气态氢保存在适当的容器中，以便在需要时使用。
当前主要的氢气储存技术包括液态氢储存、高压氢储存和固态氢储存等。
液态氢储存技术是目前应用最广泛的氢气储存方法，其主要缺点是能耗大且存在蒸发损失。
高压氢储存技术则通过增加氢气的压力将氢气储存在高压容器中，其缺点是系统复杂且存在安全隐患。
固态氢储存技术是一种新兴的储存技术，其通过将氢气储存于特殊材料中的晶格间隙中，实现高密度储存。
然而，固态氢储存技术的研究和应用仍面临着挑战，如材料的稳定性和吸放氢速率等。
三、氢气运输技术发展研究：氢气运输技术是将氢气从生产地点运输到使用地点的过程。
目前，氢气运输主要采用的方法是氢气压缩和液化氢气运输。
氢气压缩是将氢气压缩至一定压力并通过管道、船舶或氢气罐车等运输工具进行运输。
液化氢气运输则是将液态氢气装载在特殊的运输容器中进行运输。
氢气运输技术在规模和效率等方面仍需要进一步提高，以满足未来氢能产业链的需求。
四、氢气应用发展研究：氢气作为一种清洁的能源形式，可应用于多个领域，如交通运输、工业生产和能源储备等。
随着氢能产业链的不断发展和完善，氢气应用的规模和范围将会逐步扩大。
目前，氢气燃料电池汽车已经进入商用阶段，氢气在国内外的推广和应用进展迅速。
正氢与仲氢的转化问题
正氢与仲氢的转化问题
正氢与仲氢的转化问题？
答：正氢与仲氢的转化问题：
由于氢分子由双原子构成，其两个原子核自旋方向不同，存在着正氢和仲氢两种状态。
某一温度下组成处于平衡状态的氢称为平衡氢。
正氢与仲氢的平衡组成仅是温度的函数，温度越低，仲氢的平衡浓度越高。
正-仲氢之间存在着能量差别，在任一温度下仲氢总是处于较低的能态，因此，当仲氢含量小于平衡氢中仲氢的含量时，正氢会自发地转化为仲氢，并释放出转化热。
为了避免在储液容器中正仲氢转化热引起液氢产品的汽化，减少再液化的能耗，在生产过程中采用适当的固态催化剂来加速正-仲转化反应速率。
氢的正仲转化是转化速率很缓慢、放热的两种量子态的异构体转化反应。
氢储存运输及加注技术教学课件：3.2氢液化工艺
氢液化工艺
林德-汉普逊循环和克劳德循环比较
不同点： ➢ 林德-汉普逊循环 需要使用压缩氮气和液氮作为制冷剂为压缩氢气预冷。 ➢ 克劳德循环 使用膨胀机冷却部分氢气，并将过冷氢气代替液氮和压缩氮气作为压缩氢气
的制冷剂。
氢液化工艺
林德-汉普逊循环和克劳德循环比较
不同点： ➢ 林德-汉普逊循环 装置简单、运行可靠，但效率较低，适合小型设备。 ➢ 克劳德循环 单位能耗更低，更适合中、大型氢液化装置。 由于氢本身作为制冷剂，所以在循环中氢的保有量大，而且还需要提高氢的
氢液化工艺
氢液化工艺
常
见 的
蒸汽压缩 式制冷
蒸汽吸收 式制冷
蒸汽喷射 式制冷
制
冷
工
艺
磁制冷
绝热放 气制冷
电化学 制冷
吸附式 制冷
涡流管 制冷
热电制 冷
绝热膨胀 制冷、节 流制冷
氢液化工艺
常 见 的 制 冷 工 艺
蒸汽压缩式制冷
蒸汽吸收式制冷
氢液化工艺
常 见 的 制 冷 工 艺
蒸汽喷射式制冷
吸附式制冷
膨胀机的作用
➢ 利用绝热膨胀效应，使得氢气利用其内能对外做 功，进而实现氢气温度的下降。
氢液化工艺
常见氢液化循环工艺
克劳德循环
林德-汉普逊循环
➢ 通过膨胀机的绝热膨胀效应将部分氢气温 度下降，并利用其自身冷量作为预冷冷源 为氢气降温，因此效率更高。
氢液化系统
透平膨胀机
氢液化工艺
林德-汉普逊循环和克劳德循环比较
交
温度 降至50至70K时
24%到25%
位
换
原
器
料 氢 气
15MPa
(完整word版)气氢储存和液氢的生产、储存方法
气氢储存和液氢的生产、储存方法氢能源开发及利用（三）23 氢燃料的制取和储存(续）3．2 氢燃料的储存氢能作为一种清洁燃料,是非常理想的含能体二次能源。
它正以其独特的优点逐步走近人类的生活。
人们越来越多的开始谈论＆＃8220;氢能时代”；的到来.到那时，这种地球上存在最多的元素,将从到处存在的化合物状态转变成遂手可得的纯氢状态。
其关键在于人们能找到一种简单、低成本的储存解决方案。
3．2．1 气氢的储存前文已提过，氢能可以气态、液态、固态储存。
其中气氢储存最简单,因为常温、常压下，氢就呈气态，只是气氢体积太大，而且它本身又是一种易燃气体，不允许泄漏。
因此,一般都把氢气经压缩后装在高压容器中，储氢的高压容器是一种特制的钢瓶，其中加有压力25~30MPa。
这种传统的储氢方案，现在主要在提高钢瓶的质量方面有不少改进。
一是增加钢瓶承压能力，例如，把压力提高到40MPa；二是减轻钢瓶重量，采用一些轻而耐压强度高的材料制作钢瓶，例如，采用高强度碳纤维合成材料制成的钢瓶；三是在形状和容量上加以改进,例如,采用大型长管型钢瓶等等.但是，不管如何改进储气氢的钢瓶质量，即使能把压力加到150个大气压,氢气的质量还不到钢瓶质量的1%，而且还有爆炸危险。
可见气氢的储存至今还终究是一种效率较低的解决方案.3．2．2 液氢的生产与储存氢作为燃料或作为能量载体，较好的使用和贮存方式是液氢。
当前主要用来作为运载火箭的推进剂。
不论在美国、欧洲还是日本对液氢的需求都是随宇航事业的发展而增加。
美国从上世纪50年代后期开始工业规模生产液氢,除供应宇航需要外，还提供食品、化工、半导体、玻璃等工业应用和提供大学、研究所等部门研究应用。
欧洲、日本也有工业化规模生产，但比美国规模都小，我国生产液氢情况就更差一些,工艺流程比较落后，设备陈旧,生产规模也小。
因而液氢价格非常昂贵，应用范围很有限。
(1）液态平衡氢的制取氢气的转化温度很低，最高才20。
液氢中仲氢检测的质量控制研究与实践
Management & Practice管理与实践液氢中仲氢检测的质量控制研究与实践何田田、王晓磊 /北京航天试验技术研究所氢能是一种清洁高效的未来能源，氢以其来源广、可储存、可再生、可电可燃、应用过程零污染、零排放的特性，广泛应用在国防工业、航天航空技术、氢能产业等尖端技术中，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。
液氢是经过气态氢纯化、正仲氢转化、预冷和节流膨胀等工艺过程而获得，氢气的液化是将常温状态下的氢气降温至-253℃变成液态氢的过程。
通常的氢是正氢和仲氢两种形式氢分子的混合物，正仲氢之间的平衡百分比仅与温度有关。
在室温以上的温度时，一般称为正常氢（Normal-H 2），简写为n-H 2，含正氢75%，仲氢25%。
在氢气液化和存储中，由于温度降低氢气液化时，正氢会自发地转化为仲氢，并释放出热量，引起储存的液氢大量气化，使液氢产生蒸发损失，因此，在氢液化过程中，采用催化剂将正氢转化为仲氢，以减少液氢储存过程中的蒸发损失。
液氢的沸点温度下（标准大气压）仲氢最大浓度为99.8％，依据国家标准和国家军用标准，仲氢的检测方法为将液氢完全汽化后采用热导气相色谱法测定，用标准曲线法计算，仲氢品质要求为含量不小于95%。
本文从人、机、料、法、环等质量管控环节分析了影响液氢中仲氢品质的因素，提出从检测流程着手、做好液氢的采样和运输、控制好检测设备与耗材质量、强化检验人员的“三个意识”等液氢中仲氢检测质量控制的具体措施。
一、影响液氢中仲氢检测质量的因素1．人员因素人员因素是影响仲氢检测质量的关键性因素。
仲氢检测过程虽然采用设备仪器（见图1），但仍需要人员进行操作，检验人员要掌握本检验岗位有关的检验专业技术知识、检验技能，正确使用检验图1 仲氢检测示意图Management & Practice管理与实践工作有关的量具、仪器、设备，熟悉所检验产品的结构、原理、性能、技术要求、工艺方法和流程。
中压液氢储存系统的优化设计
中压液氢储存系统的优化设计随着氢能源的快速发展，液氢储存技术更加成为关注的热点问题，中压液氢储存可以实现大规模氢能源的储存和使用，因此得到了越来越多的研究和关注。
中压液氢储存系统是液氢储存的一种重要方式，因其结构简单、运行稳定、能量密度高等优点，被广泛应用于液氢储存设备的生产制造和研发。
本文旨在探讨中压液氢储存系统的优化设计。
一、中压液氢储存系统的结构和工作原理中压液氢储存系统通常包括液氢容器、液氢泵、蒸发器、热交换器、低温储罐等组成部分。
其中液氢容器是存放液氢的主体，容器内壁涂有防水层，外壳与内胆之间填充有加强材料，外表面喷绘有抗紫外线涂层。
液氢泵是将液氢从储罐中抽出并输入到热交换器中的关键部件。
蒸发器是将液态氢转化为气态氢的设备，工作原理是利用热交换器对液态氢进行加热和蒸发，使其转化为气态氢。
热交换器的作用是通过对液态氢的加热和蒸发，将周围的环境温度转移给液态氢，使其蒸发成为气态氢。
低温储罐能够同时储存大量的液态氢，并能够保持稳定的低温环境，防止氢气蒸发和泄漏。
二、1. 液氢容器材料的改进液氢的渗透和泄漏是液氢储存经常遇到的问题，因此改进液氢容器的材料是优化中压液氢储存系统的重要一步。
一些新型的陶瓷材料和纤维增强塑料材料具有较高的强度和质量，可以用于制造液氢储存器和容器。
这些材料的抗热性能、阻氢性、耐磨性能也很好，可以有效地减少液氢的泄漏和散逸。
2. 液氢泵的优化液氢泵是液氢储存系统的核心设备之一，它的重要性不言而喻。
为了优化液氢泵的性能，可以采用多种手段，例如使用优质的泵头和滑动件，制造精度高的内部部件，采用高品质的密封材料等。
另外，采用附加设备，例如球阀和限制器也是很好的选择。
3. 热交换器的加热控制在热交换器中，液态氢需要通过加热和蒸发转化为气态氢。
为了控制加热过程的温度，可以将热交换器和其他设备连接起来，在加热过程中进行控制。
此外，合适的加热时间和加热范围也很重要，可以通过控制这两个因素来优化热交换器的性能。
液态氢的密度
液氢是一种高能、低温液体燃料。
它是一种无色无味、透明的低温液体，沸点为20．35 k，冰点为13.55 k，密度为0．07 g/cm3（沸点时）。
液氢是仲氢和正氢的混合物。
氢在液化和贮存时，由于自动催化作用，正氢会转化为仲氢并放出热量，使液氢产生蒸发损失，所以液氢产品中要求仲氢含量至少在95%以上，即要求液化时将正氢基本上都催化转化为仲氢。
液氢与液氧组成的双组元低温液体推进剂的能量极高，已广泛用于发射通讯卫星、宇宙飞船和航天飞机等运载火箭中。
液氢还能与液氟组成高能推进剂。
汽油由石油炼制得到的直馏汽油组分、催化裂化汽油组分、催化重整汽油组分等不同汽油组分经精制后与高辛烷值组分经调和制得，主要用作汽车点燃式内燃机的燃料。
因季节气候不同，汽油的密度会有略微变化，平均如下：90号汽油的平均密度为0.72g/ml，93号汽油的密度为0.725g/ml，97号汽油的密度为0.737g/ml。
液氢的生产及应用
液氢的生产及应用o引言氢是一种理想的清洁能源。
当前要紧用作运载火箭的推进剂，在不久的将来，氢将成为飞机、汽车甚至家用燃料。
氢还是一种能量转换与能量贮存的重要载体。
氢作为燃料或者作为能量载体，较好的使用与贮存方式之一是液氢。
因此液氢的生产是氢能开发应用的重要环节之一。
本文着重讨论液氢的生产问题。
氢气的转化温度很低，最高为20.4k，因此只有将氢气预冷却到该温度下列，再节流膨胀才能产生冷效应。
这一特性对氢气的液化过程会产生一定的困难。
氢分子由两个氢原子构成，由于两个原子核自旋方向不一致，存在着正、仲两种状态。
正氢（o-h2）的两个原子核自旋方向相同，仲氢（p-h2）的两个原子核自旋方向相反。
正、仲态的平衡构成随温度而变，在不一致温度下处于正、仲平衡构成状态的氢称之平衡氢（e一h2）。
表1列出了不一致温度时平衡氢中仲氢的浓度。
常温时，含75％正氢与25％仲氢的平衡氢，称之正常氢或者标准氢（n-h2）。
高温时，正仲态的平衡构成不变；低于常温时，正一仲态的平衡构成将随温度而变。
温度降低，仲氢浓度增加。
在液氢的标准沸点时，仲氢浓度为99.8％。
在氢的液化过程中，如不进行正一仲催化转化，则生产出的液氢为正常氢，液态正常氢会自发地发生ie仲态转化，最终达到相应温度下的平衡氢，氢的正。
仲转化是一放热反应，正常氢转化成相同温度下的平衡氢所释放的热量见表2。
由表2可见，液态正常氢转化时放出的热量超过气化潜热（447kl/kg）。
由于这一原因，即使将液态正常氢贮存在一个理想绝热的容器中，液氢同样会发生气化；在开始的24小时内，液氢大约要蒸发缺失18％，100小时后缺失将超过40％。
只是这种自发转化的速率是很缓慢的，为了获得标准沸点下的平衡氢，即仲氢浓度为99.8％的液氢，在氢的液化过程中，必需进行数级正。
仲催化转化。
1氢液化循环由于氢的临界温度与转化温度低，汽化潜热小，其理论最小液化功在所有气体当中是最高的，因此液化比较困难。
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式可 以实 现 。
绝热 性 能多好 ， 都 会 或 多或 少 地 存 在 液氢 蒸 发 ， 使 贮
ｇ ｅ ｎ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｐｒ ｏ —
１ 引 言
定 期放 空 。这就 会造 成 液 氢 的 损 失 ， 增 加氢 生 产 、 贮
存、 输 运和使 用 的成本 。
低 温推进 剂液 氢 的饱 和温度要 远低 于 常温 ， 其 贮 罐一 般采 用真 空 多层或 者发 泡绝 热方 式 ， 不 论其贮 罐
为 了减 少 液氢损 失 ， 希 望尽 可能延 长 液氢无 损储 存（ 不 放空 ） 的 时间 。低温 推 进剂 的无 损储 存 系统 有 主动 制冷 （ 有源无 损 ） 和被 动绝 热 （ 无 源无 损 ） 两 种方
（ 北 京 航 天 试 验 技 术 研 究 所
（ 航 天 低温 推 进 剂技 术 国 家重 点 实 验 室 北 京 １ ０ ０ ０ ２ ８ ）
摘 要 ： 针 对 液氢 无损储 存 （ 不放 空） 模型， 将仲 氢转化制 冷技 术 与之 相 结合 ， 建 立 转 化 过 程 的 无
损储 存数 学物 理方程 ， 进 行仲 氢转化 制 冷对 液氢 无损储 存 的影响 分析 ， 分析 了储罐 压 力和初 始 充满率 等 因素 的影响 。结 果 表 明 ， 仲 氢转 化 制 冷技 术 对 于延 长 液 氢 无 损 储 存 时 间是 有 效 的 ， 延 长 率 达 到
１ ８％ 。
关键 词 ： 仲 氢 充 满 率 液 氢 无 损 储 存
中 图分类 号 ： Ｔ Ｂ ６ ５ ７
文 献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ０ ． ６ ５ １ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ ． ０ ０ ６ ０ ￣４
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２ ０ １ ５年第 １ 期 总第 ２ ０ ３期
低 温 工 程
ＣＲＹＯＧＥＮＩ ＣＳ
ＮＯ ． １ ２ ０１ ５
Ｓ ｍ ＮＯ ． ２ ０ ３
仲 氢 转 化 对 液 氢 无 损 储 存 的 影 响 研 究
安 刚 张 震 杨 晓 阳 刘 海 生
北 京 １ ０ ０ ０ ７ ４ ）
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