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ISSN 2097-650X（网络）

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Volume 46 期 5，2025 2025年46卷第5期

  • 氢液化与低温储运

    毕于敬, 巨永林

    2025, 46(5): 1-11. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.05.001
    摘要：液氢作为一种清洁能源，将在未来清洁能源供应中扮演重要角色。当前国际上的氢气液化装置普遍存在单位能耗和液化成本高以及效率低的问题，而我国氢气低温液化技术和装备的研发刚刚起步，与国际先进水平相比仍存在显著差距。鉴于此，总结了近年来氢气液化技术在流程设计和实际装置方面的研究进展，探讨了稳态流程模拟与动态特性研究的最新技术发展，并分析了不同液化流程的性能指标。同时，分别对氢气液化工厂和小型实验室液化装置的技术特点与设备布局进行了总结。最后，归纳了氢气液化技术的发展重点和未来发展方向，旨在为该技术的进步提供参考，进而推动氢能的社会化应用进程。  
    关键词：氢气液化;流程设计;实际装置;性能指标;技术特点   
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    更新时间：2025-09-29

  • 氢液化与低温储运

    花亦怀, 李秋英, 程昊, 白昊川, 张涵玮, 刘文睿, 王凯, 邱利民

    2025, 46(5): 12-23. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.05.012
    摘要：氢液化流程中正仲氢转化过程对于液氢的长时间储存与远距离运输具有极其重要的意义。概述了正仲氢的性质差异，综述了正仲氢催化转化过程的物理机制和反应动力学模型的研究进展，对常用催化剂进行了总结和性能对比。最后综述了正仲氢转化的3种主流方案，并对比了各方案的优缺点。物理机制和反应动力学分别从微观和宏观角度对正仲氢转化进行了研究，但由于催化剂表面的实验数据相对匮乏，学者对此尚未形成统一的论述和解释，迫切需要进行定量验证。在正仲氢转化的催化剂选择上，虽然镍基催化剂的催化效率更高，但综合考虑催化剂的制备、活化、失活以及氢液化器的工作特点，铁的氢氧化物及氧化物催化剂是主流的催化剂选择方案。此外，3种主流的正仲氢转化方案中采用连续转化过程的氢液化流程比能耗最低，是未来氢液化流程的发展方向，国内对此研究尚处于起步阶段，存在较大的发展空间。研究可为正仲氢催化转化实验台的设计和搭建等提供理论指导。  
    关键词：正仲氢;催化转化;机理研究;反应动力学;催化剂   
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    更新时间：2025-09-29

  • 氢液化与低温储运

    孙文豪, 王磊, 马原, 刘柏文, 厉彦忠

    2025, 46(5): 24-31. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.05.024
    摘要：为研究液氢管道流动中引发的静电积聚问题，以液氢为实验工质，搭建了低温液氢管流静电积聚测试系统。通过真空绝热、绝缘连接、静电屏蔽等措施，采用泄漏电荷法，实现了低温下液氢流动荷电量的安全、准确测量；分析了雷诺数Re在2×105以下多个流动工况的电荷积聚特征。实验结果表明：电导率极低的液氢在管流过程中存在明显的流动荷电现象，测试中电荷积聚量呈线性增长趋势；在实验所涉及管长和Re范围下，平均电荷密度随速度的增大而降低，但降低速率逐渐减缓；随管径增大，管流平均电荷密度也降低。所搭建的低温液氢管流静电积聚测试系统为开展液氢静电测试提供了重要平台，该研究证明了液氢静电测量方法的可行性，为探明液氢静电规律与安全流速边界提供了设计指导。  
    关键词：流动荷电;静电积聚;低温流体;氢安全   
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    更新时间：2025-09-29

  • 氢液化与低温储运

    金苏柯, 黄轩, 邵东亮, 余萌, 谢军龙, 陈建业

    2025, 46(5): 32-38. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.05.032
    摘要：通过搭建低温吸附储氢系统实验平台，研究系统级的低温吸附储氢规律，探究低温吸附储氢的动力学、热力学特性及整个系统的储氢性能。实验结果表明：在液氮温区条件下，吸附材料表现出优异的储氢能力，吸附材料在充气压力为5 MPa，最终压力为3.04 MPa的工况下，系统的吸附质量比达到5.02%，总储氢密度达到16.63 kg/m3，表明系统具有较好的储氢容量。通过实验研究，进一步揭示了影响储氢性能的关键因素，主要包括吸附材料的微观结构特性、吸附过程中的热力学效应以及实验操作条件等，为优化储氢系统性能提供了重要的实验依据。  
    关键词：低温吸附;储氢性能;多孔材料;液氮温区   
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    更新时间：2025-09-29

  • 氢液化与低温储运

    王云龙, 马原, 张荣达, 王康, 厉彦忠

    2025, 46(5): 39-46. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.05.039
    摘要：为研究航天低温推进系统实际工况中网幕通道式贮箱对液氢的在轨管理能力，通过构建充注率-扰动强度耦合作用的三维多相流仿真模型，研究了微重力重定位过程中网幕通道式贮箱内毛细-惯性力竞争机制及蓄流稳定性。结果表明：网幕通道式贮箱的推进剂蓄流能力主要由集液通道与贮箱壁面的复合结构提供。在5%~50%充注率时，贮箱能够抵抗10-3 g大小的多向扰动，维持集液通道入口区域始终保持连续液相覆盖的蓄流稳定性；低充注下，重定位过程中气液相分布主要受到网幕通道结构表面的强约束，相界面演化受扰动影响很小，随着充注量增大，流体惯性力和扰动动量输运效应成为相分布重构的重要因素，重定位过程相分布出现明显振荡；贮箱重定位过程中对扰动方向的敏感性不同，底部加速度引起的质心降幅最大，顶部加速度对相对质心高度影响较小，正侧向扰动比斜侧向扰动引起的质心波动幅度和波动频率均更大。  
    关键词：蓄流稳定性;重定位;网幕通道式贮箱;推进剂管理装置;微重力   
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    更新时间：2025-09-29

  • 氢液化与低温储运

    岳腾龙, 许婧煊

    2025, 46(5): 47-57. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.05.047
    摘要：低温储氢系统中，不同正-仲氢催化转化放热量的精确计算方法对储氢系统负荷的确定至关重要。通过建立相应的转化模型，分别应用平滑样条曲线拟合实验数据和能量衡算的方法，推导了绝热转化多级转化器放热量的计算方法以及连续转化的转化热表达式，并分析了绝热、等温及连续转化方式的放热特性，结果表明连续转化的转化热最小，等温转化最大，而绝热转化介于两者之间，且与转化级数相关。针对连续转化的隐式微分表达式提出一种编程求解的具体方法和步骤。2种方法的计算结果一致，最大偏差仅为0.22%，表明提出的计算方法是有效和准确的。  
    关键词：正-仲转化;转化热;储氢技术;数据处理;误差分析   
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    更新时间：2025-09-29
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