混合冷剂氢液化技术研究进展

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22186

摘要/Abstract

摘要：

氢能绿色无污染的特点使其成为实现我国“碳达峰”“碳中和”目标的重要手段，随着一系列相关政策的相继实施，氢能发展即将步入快车道。实现氢能低能耗大规模储运是目前亟待解决的技术瓶颈，混合冷剂氢液化工艺是解决该问题的有效手段。对当前混合冷剂氢液化工艺进行了统计分析，按照混合冷剂制冷温区介绍了不同研究者的基本技术路线以及混合冷剂组分优化，总结了当前混合冷剂氢液化工艺的技术特点，提出了未来混合冷剂氢液化工艺的发展建议，可为氢能高效大规模储运技术提供有效支持，加速实现氢能的大规模商用。

关键词: 氢能, 氢液化, 能耗, 混合冷剂

Abstract:

The pollution-free characteristics of hydrogen energy make it a necessary means to achieve the goals of “carbon peaking” and “carbon neutralization” in China. With the implementation of a series of related policies, the development of hydrogen energy is to enter the fast lane. Large scale storage and transportation of hydrogen energy with low energy consumption is a technical bottleneck that needs to be solved urgently at present. Hydrogen liquefaction with mixed refrigerant is an effective means to solve this problem. This paper made a statistical analysis of the current hydrogen liquefaction with mixed refrigerants. The basic technical routes of different researchers and the current hydrogen liquefaction process were summarized. Furthermore, the suggestions for the development of hydrogen liquefaction process with mixed refrigerants were put forward, to provide effective support for large-scale storage and transportation technology of hydrogen and accelerate the realization of large-scale commercial use of hydrogen energy.

Key words: hydrogen energy, hydrogen liquefaction, energy consumption, mixed refrigerant

中图分类号:

TK 91

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图/表 5

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液化循环	产量/(t/d)	预冷温度/K	功耗/(kW⋅h/kg)	㶲效率/%
混合冷剂预冷+级联式制冷^[20]	4.2	75	11.85	—
混合冷剂预冷+Claude循环^[21]	86.4	75	6.152	47.1
混合冷剂预冷+级联式制冷^[22]	100	80	5.35	54.02
混合冷剂预冷+节流^[23-24]	0.048	75	3.96(无正仲氢转化)	—
混合冷剂预冷+逆布雷顿循环^[25]	50	100	—	—
混合冷剂预冷+级联式制冷^[26]	100	75	7.69	39.5
混合冷剂预冷+Claude循环^[27]	51.5	114	5.7	—
混合冷剂预冷+Claude循环^[28]	7.25	118	6.56	48.99

液化循环	产量/(t/d)	预冷温度/K	功耗/(kW⋅h/kg)	㶲效率/%
混合冷剂预冷+级联式制冷^[20]	4.2	75	11.85	—
混合冷剂预冷+Claude循环^[21]	86.4	75	6.152	47.1
混合冷剂预冷+级联式制冷^[22]	100	80	5.35	54.02
混合冷剂预冷+节流^[23-24]	0.048	75	3.96(无正仲氢转化)	—
混合冷剂预冷+逆布雷顿循环^[25]	50	100	—	—
混合冷剂预冷+级联式制冷^[26]	100	75	7.69	39.5
混合冷剂预冷+Claude循环^[27]	51.5	114	5.7	—
混合冷剂预冷+Claude循环^[28]	7.25	118	6.56	48.99

液化循环	产量/(t/d)	功耗/ (kW⋅h/kg)	㶲效率/%
三级混合冷剂制冷循环^[24]	80	6.45	47.2%
两级混合冷剂制冷循环^[25]	300	3.258	67.53
两级混合冷制制冷循环^[26]	90	6.47	45.5
两级混合冷剂制冷循环^[20]	296	4.165	62.54
LNG预冷+混合冷剂深冷^[27]	100	8.85	—
三级混合冷剂制冷循环^[30]	50	9.477	—

液化循环	产量/(t/d)	功耗/ (kW⋅h/kg)	㶲效率/%
三级混合冷剂制冷循环^[24]	80	6.45	47.2%
两级混合冷剂制冷循环^[25]	300	3.258	67.53
两级混合冷制制冷循环^[26]	90	6.47	45.5
两级混合冷剂制冷循环^[20]	296	4.165	62.54
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