液氢的生产及应用

　　氢是一种理想的清洁能源。当前主要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。以下是小编为大家整理的液氢的生产及应用，仅供参考，希望能够帮助大家。

　　液氢的生产

　　把氢气高压制冷得到液态氢。

　　1、 在高压下冷冻氢气以获得液态氢。

　　2、 液氢，俗称液氢，是氢气冷却后得到的液体。

　　3、 液态氢需要保持在非常低的温度下，在尔湾大约是零下摄氏度。

　　4、 它通常被用作火箭发射的燃料。

　　5、 液氢的密度约为每立方米千克(欧文下)，密度很小。

　　6、 沸点在零度以下，冰点在零度以下，沸点时每立方厘米的密度，是重要的高能低温液体火箭燃料。

　　液氢技术发展史

　　1、第一个氢液化系统

　　1845年，英国物理学家、化学家——迈克尔法拉第发表了一篇关于气体液化的论文。当时，他的研究方法能够通过使用醚和固体二氧化碳，将制冷温度下降到-110°C，而沸点低于该温度的气体，包括氢气，被称之为"永久气体"。可以说，这一发现对人类化学研究做出突出贡献。

　　1898年，詹姆斯德瓦尔爵士首次实现了氢液化，该工艺利用碳水化合物和液态空气在180bar前冷却压缩氢气，该系统与林德用于空气液化的系统类似，为后来的氢液化技术发展奠定了坚实的基础。

　　2、氢液化系统理论

　　1895年，由德国的卡尔冯林德和威廉汉普森分别独立提出并发明了一种简单的液化循环来液化空气，所以也叫林德（或汉普逊）循环，即“节流循环”。节流循环是人类工业史上最早采用的气体液化循环，因为这种循环的装置简单、运转可靠，在小型气体液化循环装置中被广泛采用。

　　然而，根据巴伦的解释，由于氢的转化温度低，在低于80K时进行节流才有较明显的制冷效应，林德-汉普森、林德双压力系统、级联系统和海兰德系统并不能用于液化氢，因此采用节流循环液化氢时，必须借助外部冷源（如液化氮）进行预冷，只有压力高达10-15MPa时，温度降至50-70K时进行节流，才能以较理想的液化率（24-25％）获得液氢。

　　3、克劳德氢循环理论

　　在第一个林德-汉普森系统提出的几年后，1902年，法国的乔治克劳德发明成功研制出了新的空气液化工艺，首先实现了带有活塞式膨胀引擎的空气液化循环，也叫“克劳德液化循环”，其温度远低于林德提出的等焓的膨胀产生的温度。

　　该理论证明，在绝热条件下，压缩气体经膨胀机膨胀并对外作功，可获得更大的温降和冷量。因此，目前在气体液化和分离设备中，带膨胀机的液化循环的应用最为广泛。

　　4、克劳德预冷却液化理论

　　Timmerhaus 和 Flynn 解释，如果“克劳德液化循环”使用“液氮“用于预冷却，与林德-汉普森循环相比，液化效率比预冷却的方式将会提高到 50-70%，南迪和萨拉尼对两个理念进行比较，发现预冷却林德-汉普森周期的质量曲线（FOM）低于标准的预冷却克劳德理论，正如南迪等人所解释的那样，克劳德循环是大多数其他传统液化循环的基础。

　　德国慕尼黑附近的因戈尔施塔特的氢液化厂，是目前使用改良预冷却克劳德循环后的一个例子，该厂自1992年开始运行。

　　5、氦-制冷氢液化系统

　　正如南迪、萨兰吉和巴伦的发现，二次氦气冷箱也可以用来液化氢，但该系统从未用于任何实际的大型工厂，这种循环用氦作为制冷工质，由氦制冷循环提供氢冷凝液化所需的冷量，被称之为“氦-制冷氢液化系统”。

　　1966年，中国航天工业总公司101所建成投产的100L／h氢液化装置，在氢气压力为1.3-1.5MPa，液氮蒸发温度为66K左右时，生产正常氢的液化率可达25％（100L／h），生产液态仲氢（仲氢浓度大于95％）时，液化率将下降30％，即每小时生产70L液态仲氢。该装置自1966年建成投产到80年代未退役之前，所生产的液氢基本上满足了我国第一代氢一氧发动机研制试验的需要。

　　1995 年，中国航天工业总公司101所从《瑞士林德公司》引进的300L／h氢液化装置采用氦制冷氢液化循环，后期又陆续引进了液化空气集团的氦制冷氢液化机，保障了我国液氢作为燃料的航天器的燃料供应。