近日,我国最高量级车载液氢系统——“赛道1000”在京发布,将助力氢能重卡突破1000公里续航里程。作为液氢重卡的核心设备之一,该产品完全实现国产化,是我国将液氢应用于交通运输领域的重要技术突破。
中国航天科技集团六院专家介绍,作为我国首款百公斤级车载液氢系统,“赛道1000”比上一代产品,在相同外廓尺寸下,有效容积扩大20%,成本降低30%以上,携氢量提升至百公斤级,系统质量、储氢密度、加注时间等参数比肩国际先进水平。
该系统由中国航天科技集团六院101所自主研制,采用正向设计和模块化理念,全面实现国产化配套,核心技术自主可控。随着产品的批量生产和示范应用,有望进一步提升我国液氢重卡发展水平,为推动国家能源结构转型、践行绿色低碳交通提供重要技术和装备基础。
什么是液氢?
液氢是高能低温燃料,沸点20开,冰点14开,沸点时密度0.07077克/厘米 ,临界温度33开,临界压力1.29兆帕。无腐蚀性。因其温度低,可使黑色金属变脆,失去延展性,大多数非金属材料在液氢温度下会失去弹性并变脆。无毒,对人体的危害主要是窒息作用和冻伤。液氢着火和爆炸危险性实质上是氢气着火爆炸危险性。液氢是仲氢和正氢的混合物,仲氢和正氢是两种化学性质完全相同而物理性质有所差异的稳定变体,在一定温度下正氢和仲氢处于转化平衡状态。
温度在273开以上的正、仲氢平衡混合物称为正常氢,正、仲氢二者混合比为3:1;在273开以下时,正氢向仲氢转化,在液氢沸点时仲氢占99.8%。
氢气液化时需在催化剂作用下使正氢迅速和接近全部地转化为仲氢,以避免液氢贮存中正氢继续向仲氢转化而产生转化热,从而导致液氢挥发损失,要求液氢产品中仲氢含量不低于95%。贮存良好的液氢槽罐,在20开温度下日蒸发率小于0.3%。
液氢是如何生产出来的?
液氢的生产工艺主要包括原料气的来源、纯化、正-仲氢转化和液化。氢液化主要采用节流制冷(林德循环)、膨胀机制冷(克劳德循环)和氦制冷液化循环。液氢与液氧组合时的理论比冲(室压6.89兆帕,喷管出口压力0.1兆帕,最佳混合比和最佳膨胀)为3812牛·秒/千克,是在用推进剂中能量最高的推进剂。但液氢存在着密度小、长期在轨贮存困难等问题,浆氢、胶氢成为液氢的发展方向。
液氢的重要作用
液氢与液氧组合可用于运载火箭芯级、上面级及可重复使用运载器。美国蓝色起源公司研制的新格伦运载火箭第三级采用BE-3U氢氧发动机。美国宇航局太空发射系统和日本H3运载火箭第一级和第二级均采用氢氧发动机。欧空局阿里安6运载火箭第一级和上面级均采用氢氧发动机。
综合来源:新华社、中国大百科全书等。