低溫制冷技術(shù)應用潛力大
“我國已經(jīng)實(shí)現了大型液氫和液氦低溫制冷設備的國產(chǎn)化，并正在致力于研究超流氦領(lǐng)域的低溫制冷技術(shù)。此類(lèi)技術(shù)不僅有助于我國新能源產(chǎn)業(yè)，特別是氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還可以解決我國氦氣資源缺乏的問(wèn)題?！?月8日，由中關(guān)村天合科技成果轉化促進(jìn)中心舉辦的以“低溫制冷裝備技術(shù)及其應用”為議題的2018年首期產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)大講堂上，與會(huì )專(zhuān)家這樣描繪低溫制冷技術(shù)的應用前景。
裝備技術(shù)國產(chǎn)化
中科院理化技術(shù)研究所產(chǎn)業(yè)策劃部副主任張彥奇介紹，大型低溫制冷裝備技術(shù)是我國工業(yè)領(lǐng)域的戰略性支撐性關(guān)鍵技術(shù)。但在此前很長(cháng)的時(shí)間里，很多人都認為這只是一個(gè)配套設備，直接從國外進(jìn)口。為了改變這一局面，財政部于2011年部署了大型低溫制冷裝備技術(shù)的研制任務(wù)。
中科院理化所作為該項目承擔單位，研制了首臺10kW/20K大型低溫制冷設備，其氦透平膨脹機絕熱效率≥70%。該裝置的研發(fā)成功，標志著(zhù)我國已形成自主設計與制造液氫溫度級大型低溫制冷設備的能力，打破了國外對該類(lèi)裝備技術(shù)的壟斷，為我國液氦溫度乃至超流氦溫度大型低溫氦制冷系統的研制奠定了技術(shù)和工業(yè)基礎。
此后，中科院理化所和北京中科富海低溫科技有限公司合作，完成了液氦溫區大型氦低溫制冷機制造技術(shù)的突破，制備出我國首套250W液氦溫區制冷機，并在2017年10月于河北廊坊通過(guò)專(zhuān)家驗收。同年11月，中科富海與韓國國家聚變研究所簽訂了200W/4.5K大型氦制冷機出口商業(yè)采購合同，標志著(zhù)我國大型低溫制冷系統核心技術(shù)得到了國際認可。
效力氫能產(chǎn)業(yè)
近年來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)的大力推進(jìn)帶動(dòng)我國大型低溫制冷產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。目前，全球低溫制冷設備及系統市場(chǎng)龐大，需求量約5000億元，預計到2020年，國內大型低溫制冷市場(chǎng)總量預計為600億元，國內20個(gè)國家級大科學(xué)工程、遠期核廢料處理、新能源氫液化站和氦戰略資源市場(chǎng)都存在巨大的市場(chǎng)需求，且正在以25%的速度持續快速增長(cháng)。
此外，《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要(2006～2020年)》確定超導托克馬克(人造小太陽(yáng))等十多項大科學(xué)工程必須在超流氦、液氦、液氫級低溫環(huán)境下運行，大型低溫制冷系統也因此成為實(shí)現大科學(xué)裝置低溫環(huán)境的唯一手段。氣體管道配件
“可以預見(jiàn)，第四次工業(yè)革命將由氫能源、量子信息以及使用氫燃料電池的交通系統引發(fā)?！敝锌聘缓９炯夹g(shù)總監熊聯(lián)友表示，“我們從事的低溫技術(shù)進(jìn)步不僅是這三項技術(shù)發(fā)展的必要基礎，而且會(huì )加速第四次工業(yè)革命的到來(lái)?！?/p>
熊聯(lián)友認為，未來(lái)的能源與交通離不開(kāi)大型低溫制冷技術(shù)。我國正在大力推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)，氫燃料電池汽車(chē)的推廣離不開(kāi)氫氣液化，氫氣液化就要用到大型低溫制冷技術(shù)。大型低溫裝置將氫氣液化，再通過(guò)遠距離運輸至加氫站，在加氫站對其氣化，最后供給燃料電池汽車(chē)?！按笮偷蜏匮b置技術(shù)，特別是在20K溫區的大型低溫裝置技術(shù)是發(fā)展氫能源產(chǎn)業(yè)必不可少的核心技術(shù)?！毙苈?lián)友說(shuō)。
助力氦氣自給
熊聯(lián)友表示，大型低溫制冷裝備技術(shù)除了能夠助力氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展以外，還能在一定程度上助力我國氦氣實(shí)現部分自給。
張彥奇介紹說(shuō)，我國是一個(gè)非常貧氦的國家，但同時(shí)我國氦的消耗量卻非常大，醫療、光纖等領(lǐng)域都需要大量氦氣，這就導致我國97%的氦氣從國外進(jìn)口。鄂爾多斯盆地有3萬(wàn)億立方米天然氣，氦氣含量約占0.04%，也就是說(shuō)地下氦氣的儲量12億立方米。以前，四川自貢天然氣的氦氣含量比鄂爾多斯天然氣稍微高一點(diǎn)，我國也曾嘗試提取氦氣，但成本非常高。如果能將鄂爾多斯天然氣中的氦氣進(jìn)行提取回收，就可以滿(mǎn)足國內三分之一的氦氣需求。因此，中科富海的技術(shù)人員們產(chǎn)生了一個(gè)想法，可不可以使用低溫制冷技術(shù)來(lái)進(jìn)行氦氣提純?他們將目光瞄向了閃蒸汽(BOG)提氦裝置。空溫氣化器
“雖然鄂爾多斯地區天然氣里面的氦氣含量非常低，但我們發(fā)現，它液化后在儲罐里面產(chǎn)生的閃蒸汽經(jīng)過(guò)多次循環(huán)，氦氣含量可從原來(lái)的0.04%提升到3.5%，這樣再提氦就有經(jīng)濟價(jià)值了。接下來(lái)再用大型低溫制冷裝備技術(shù)，對其進(jìn)行初氦提取，液化后獲得液氦，這樣就可以從一定程度上解決我國氦氣資源缺乏的問(wèn)題?！毙苈?lián)友提出了自己的想法。
文章來(lái)源：中國化工報