中國航天氫能發展已獲加速度
第十四屆中國國際航空航天博覽會于11月8日在廣東省珠海市舉行,中國航天科技集團第六研究院(航天六院)研制開發的28項航天液體動力技術創新成果精彩亮相。
本次參與布展的成果是六院近年來廣受社會和國內外市場關注的明星產品,充分展示航天六院在航天液體動力領域的最新科技成果,包括在宇航展區展示4項成果,防務展區1項,冬奧展區3項,航天技術轉化應用展區展示成果等多達20項。
航天六院是我國第一個固體火箭發動機研制生產基地。其中101所作為國內最早進行航天氫能利用技術研究的機構,從上世紀60年代起便從事液氫生產和應用技術研究,建成國內唯一的氫氧火箭發動機試驗基地,為我國長征五號系列運載火箭芯一級氫氧發動機、長征三號甲系列運載火箭上面級氫氧發動機為代表的新一代載人運載火箭提供研制試驗保障,助推北斗導航、火星探測、空間站建造等一個個國家重大航天工程順利實施。近年來,101所通過技術轉化和應用,承擔了多項國家氫能源領域相關課題研究工作,攻破多項關鍵核心技術,從支撐深空探測無毒無污染,到服務國計民生綠色新能源,為構建現代能源體系、兌現“雙碳”承諾,矢志不渝,貢獻航天智慧和方案。
謀篇布局,國產氫液化系統戰力初顯
2017年,101所強化戰略引領,規劃氫能發展路徑,憑借完整的液氫生產和高壓氫裝備開發基礎,組建氫能技術開發與產業化團隊,重點開展氫液化領域關鍵技術攻關。團隊歷時400多個日日夜夜,圍繞“高效大功率氦膨脹制冷的氫液化技術”攻克多項技術難關,研制的我國首套基于氦膨脹制冷循環的噸級氫液化系統于2021年9月調試成功,填補國內專業空白。
2022年,中國航天再迎發射高峰年,空間站建設進入決戰決勝階段,101所型號科研生產任務迎來歷史新高。從長征五號兩型氫氧發動機一天兩試,到新一代載人運載火箭三級氫氧發動機一天三次長程試驗,101所試驗能力持續提升。作為我國液氫產能和用量最大的單位,101所為有力助推型號工作高質量落地,在推動試驗流程再造和智能化試驗單元建設的同時,持續提高液氫生產的管控水平,以2022年9月生產1400立方液氫,刷新了單月產量的歷史記錄。此外,自2021年9月我國首套2噸/天氦膨脹制冷氫液化系統調試成功以來,為考核設備可靠性,四次啟動運行,最長運行時間和穩定運行時間,各項指標處于先進水平,有力支撐了我國航天高密度發射任務的需求。
氫能新賽道,液氫加氫站重拳出擊
氫氣具有來源廣、熱值高、零排放等特點,這些特點使氫氣從眾多新能源行列中脫穎而出,吸引了社會的廣泛關注。在北京2022冬奧會開幕式上,由101所參與研制的世界首套氫燃料高壓火炬“飛揚”,用微微之火點亮了冬奧,實現了冬奧會歷史上火炬的零碳排放,也由此拉開了我國氫時代大幕。今年3月,國家發展改革委、國家能源局印發《氫能產業中長期規劃(2021-2035年)》,明確氫能是戰略性新興產業的重點方向,是構建綠色低碳產業體系、打造產業轉型升級的新的增長點,也勾勒出培育發展氫能產業的路線圖。
相較于氣氫,液氫的高儲運密度,高運輸效率,在規模化應用方面有著更為顯著的優勢。101所瞄準液氫產業鏈發展,提早布局,科學謀劃。2019年建成我國首個液態儲氫加氫測試平臺,與清華大學、北汽集團等單位合作聯合研制了我國首臺液氫重卡,研制完成的我國首套車載液氫供氣系統搭載整車試行成功。101所還設立了國家級氫能裝備試驗中心,開展振動、跌落、沖擊、爆破、火燒等試驗,建成我國首個氫液化裝備和透平膨脹機測試平臺。2021年4月,作為主要起草單位參與編寫的GB/T40045-2021《氫能汽車用燃料 液氫》、GB/T40061-2021《液氫生產系統技術規范》、GB/T40060-2021《液氫貯存和運輸技術要求》三項液氫國家標準正式發布,為氫能產業高質量發展提供重要標準支撐。
2021年底,101所還建成了我國首座液氫加氫站。據運載試驗技術事業部研發中心主任高婉麗介紹,“該站位于浙江平湖市櫻花小鎮,整站占地面積2000平米,設有一套14立方米的液氫儲罐,兩套90兆帕的高壓儲氫瓶,一套35兆帕液驅壓縮機以及一臺35兆帕的雙槍加氫機,可滿足多輛氫燃料電池加注需求,日加氫量最大可達1000公斤,也是國內首座液氫、油、電綜合功能服務站。”作為集液氫制、儲、運、供、用于一體的最佳研究與應用平臺,101所還研制生產了液氫加氫槍、液氫截止閥、液氫調節閥等核心設備,研發了40尺液氫罐箱,正在開展大型液氫球罐的研發工作,加氫站總承能力顯著提升。
從中國航天運載火箭到世界首套氫燃料高壓火炬“飛揚”再到氫液化工藝全息展示沙盤即將亮相珠海航展,101所作為中國液氫行業的開拓者、引領者、標準制定者,始終保持“先發優勢”,搶抓機遇,加快自主創新和產業化步伐。在“雙碳”目標下,101所將勇擔航天強國使命,持續將航天氫能技術向國民經濟領域轉化應用,積極為我國氫能產業的發展貢獻航天智慧、航天力量和航天解決方案,推動我國氫能產業實現高質量發展。
(來源:中國航天科技集團)
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