一种氢气液化装置和液化方法与流程

本发明涉及低温设备，尤其涉及一种氢气液化装置和液化方法。

背景技术：

1、氢气作为重要的清洁能源，其在工业生产中的应用越来越广泛。然而，由于氢气不易储存和运输，通常只能短距离生产和使用，严重制约氢气的应用。而将氢气进行液化是解决存储和运输问题的关键。

2、目前，氢气液化方式多采用制冷机为氢气提供液化所需的冷量，并利用制冷机的换热部件与氢气进行换热降温。然而，现有液化方式虽然可以将氢气降温至较低的温度，但是换热效率较低。

3、因此，目前亟待需要提供一种氢气液化装置和液化方法来提高换热效率。

技术实现思路

1、为了提高氢气的液化效率，本发明实施例提供了一种氢气液化装置和液化方法。

2、第一方面，本发明一个实施例提供了一种氢气液化装置，包括：

3、gm制冷机，包括压缩机、金属杆、一级冷头和二级冷头，所述金属杆连接于所述压缩机的出口，所述一级冷头和所述二级冷头沿氢气流动方向依次套设于所述金属杆的轴向；所述压缩机用于向所述金属杆、所述一级冷头和所述二级冷头提供冷量；

4、多个第二圆环，每个所述第二圆环分别间隔地套设于所述一级冷头与所述二级冷头之间的金属杆上，每个所述第二圆环上均设置有一个开口，且相邻第二圆环上的开口分别位于所述金属杆的两侧；

5、换热腔，包括内壳和外壳，所述内壳用于容纳所述金属杆、所述一级冷头、所述二级冷头和每个所述第二圆环，所述内壳和所述外壳之间的腔室为真空腔室；待液化的氢气穿过所述外壳和所述内壳后依次流经所述一级冷头、每个所述第二圆环和所述二级冷头；

6、杜瓦罐，与所述内壳连通，用于盛装液化后的氢气。

7、第二方面，本发明一个实施例提供了一种氢气液化方法，利用上述实施例提供的氢气液化装置对氢气进行液化，所述方法包括：

8、将待液化的氢气输送至所述一级冷头和所述压缩机之间的内壳空间；

9、利用所述压缩机为所述金属杆、所述一级冷头和所述二级冷头提供冷量；

10、当氢气依次流经所述一级冷头、每个所述第二圆环和所述二级冷头时，利用所述一级冷头、每个所述第二圆环和所述二级冷头对氦气进行降温液化，并将液氢存储至杜瓦罐中。

11、本发明实施例提供了一种氢气液化装置和液化方法。首先，通过将多个第二圆环套设于金属杆上，可以利用金属杆的低温将各个第二圆环均降至较低的温度。然后，由于相邻第二圆环上的开口分别位于金属杆的两侧，如此，当氢气从一级冷头流经最上端的第二圆环时，氢气首先沿第二圆环的表面流动换热，即从开口的对侧流动至开口侧之后才能通过开口流动至下一级的第二圆环，如此反复，直至流动至二级冷头。通过该种方式可以延长氢气的换热路径，提高换热效率。由此可见，本申请可以有效提高氢气的液化效率。

技术特征：

1.一种氢气液化装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第一换热组件(5)；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括第二换热组件(6)；

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括多个第一圆环(7)；每个所述第一圆环(7)分别间隔地套设于所述压缩机(11)的出口与所述一级冷头(13)之间的金属杆(12)上，所述第一圆环(7)的材料为脱氧铜。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述内壳(31)包括氢气接口(311)、导液管(312)和至少依次套设且同轴设置的第一套管(313)、第二套管(314)、第三套管(315)和第四套管(316)；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述外壳(32)上设置有第一抽真空接口(321)和氢气套管(322)；外部的氢气管线穿过所述氢气套管(322)后与所述氢气接口(311)连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括氮气保护罩(8)，用于密封所述压缩机(11)，所述氮气保护罩(8)内充满氮气，且氮气的压力大于大气压力；

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，每个所述第二圆环(2)的外壁与所述第四套管(316)的内壁均不接触。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述杜瓦罐(4)包括内胆(41)、外胆(42)和设置在所述内胆(41)中的第五套管(43)；

10.一种氢气液化方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的氢气液化装置对氢气进行液化，所述方法包括：

技术总结本发明涉及一种氢气液化装置和液化方法。装置包括：GM制冷机，包括压缩机、金属杆、一级冷头和二级冷头，金属杆连接于压缩机的出口，一级冷头和二级冷头沿氢气流动方向依次套设于金属杆的轴向；压缩机用于向金属杆、一级冷头和二级冷头提供冷量；多个第二圆环，分别间隔地套设于一级冷头与二级冷头之间的金属杆上，每个第二圆环上均设置一个开口，相邻第二圆环上的开口分别位于金属杆的两侧；换热腔，包括内壳和外壳，内壳用于容纳金属杆、一级冷头、二级冷头和每个第二圆环，内壳和外壳之间的腔室为真空腔室；待液化的氢气穿过外壳和内壳后依次流经一级冷头、每个第二圆环和二级冷头；杜瓦罐，用于盛装液氢。本申请可以提高氢气的液化效率。技术研发人员：候天杰,崔丽丽,昌锟,杨召,杨坤受保护的技术使用者：北京中科富海低温科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9