園博園向西南十公里，豐臺云崗東王佐北路，中國航天動力的起點——北京航天試驗技術(shù)研究所（航天101所）便位于這里。數(shù)十年前，航天101所設(shè)計、建設(shè)了我國第一座火箭發(fā)動機(jī)試驗臺，也是迄今為止我國唯一的低溫氫氧發(fā)動機(jī)試驗中心。

12月18日，在航天101所低溫技術(shù)研究的小樓里，劉玉濤正被眾人圍在中央，他的身后是與液氫相關(guān)的種種裝備。作為航天101所的副總工程師，劉玉濤對于液氫技術(shù)如數(shù)家珍，但是這一次他所介紹的液氫裝備并非服務(wù)于火箭，而是近年來大熱的民用氫能。


航天101所副總工程師劉玉濤

2018年以來，氫能在能源領(lǐng)域迅速躥紅，但是目前國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)主要力量集中在氫能裝備的產(chǎn)品研制和推廣方面，針對產(chǎn)品性能測試和質(zhì)量驗證等方面的技術(shù)經(jīng)驗不足，缺乏成熟的氫能裝備性能檢測和試驗方法、標(biāo)準(zhǔn)以及基礎(chǔ)設(shè)施。

而在氫能儲運方面，液氫無疑是未來的重要方向，但是目前主要液氫設(shè)備供應(yīng)商美國的Air Products、Praxair，法國法液空，德國林德，俄羅斯深冷等相關(guān)裝備進(jìn)口困難，國產(chǎn)化任務(wù)迫在眉睫。

對于氫能裝備檢測水平低和液氫發(fā)展受制于外的難題，軍工出身的航天101所會給出怎樣的答案？

測試大拿

2018年，中國航天科技集團(tuán)有限公司（中國航天）成立了氫能工程技術(shù)研發(fā)中心，憑借航天液氫及氫相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)優(yōu)勢，向民用領(lǐng)域推廣成為發(fā)展的重要方向。而作為中國航天下屬的航天101所，其最大的優(yōu)勢便是氫能裝備試驗檢測。

1958年，美國研制出世界上第一臺氫氧火箭發(fā)動機(jī)RL-10。中國在1961年開始研究液氫，氫能裝備試驗與檢測隨之誕生，同年我國第一個火箭發(fā)動機(jī)試驗研究機(jī)構(gòu)——國防部第五研究院試驗站成立，成為我國火箭動力試驗事業(yè)的開端，而試驗站就是今天航天101所的前身。

對于氫能裝備檢測，早在兩年前的2017年，中國特種設(shè)備檢測研究院（中國特檢院）便聯(lián)合航天101所成立了氫能裝備檢測中心。“檢測中心是中國特檢院基礎(chǔ)的檢測能力和航天101所氫能裝備的檢測能力的結(jié)合，其中適應(yīng)氫能裝備的檢測有氣瓶水壓試驗、火燒試驗、氫循環(huán)試驗、振動試驗等等。”劉玉濤表示。

除了特種檢驗，航天101所還具備液氫方面的工作和檢驗?zāi)芰Γ热鐨涞娜紵龑嶒?、擴(kuò)散實驗、爆炸危險性，特別是液氫中固空（固態(tài)空氣）累積、危險性等等。

“這是我們最近進(jìn)行的一次液氫傾倒試驗，也就是將來大規(guī)模用的液氫容器或者運輸車出現(xiàn)大量液氫泄漏是什么情況，3立方米的液氫從空中傾倒，14秒倒完，整個擴(kuò)散完畢是29秒，全部擴(kuò)散在30米界限之內(nèi)。還有模仿高壓氫管道突然斷裂的情況下液氫大規(guī)模排放的試驗。”劉玉濤指著一張圖片介紹道。

目前，航天101所氫氣產(chǎn)能為1200Nm3/h，日常存儲量24000Nm3/h，滿足氫能裝備試驗檢測用氣需求。同時，廠區(qū)擁有多臺高壓氫氣壓縮機(jī)、中壓氫氣壓縮機(jī)和氫氣輸送管路，經(jīng)過合理操作，可以輸出95MPa氫氣。

在12月18日同期舉行的北京氫能裝備試驗檢測推介會上，記者了解到，目前航天101所已經(jīng)建成了液氫加氫站關(guān)鍵設(shè)備測試平臺、70MPa高壓氫氣瓶測試平臺以及車載液氫系統(tǒng)測試平臺。

對標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)，航天101所已經(jīng)建成國內(nèi)第一座95MPa等級的高壓氫能裝備檢測試驗平臺。平臺具備氫介質(zhì)下各類儲氫容器、閥門等部件的火燒、疲勞、泄漏和可靠性性能考核試驗和型式試驗?zāi)芰?其中，氫氣環(huán)境試驗平臺的充放氣試驗壓力最高可達(dá)90MPa，充氣最高速率大于3kg/min，是國內(nèi)首套70MPa以上儲氫氣瓶的快速充放氣試驗系統(tǒng)，單位質(zhì)量儲氫密度超過5％，單位體積儲氫密度40.2kg/m3。

液氫爭雄

液氫是通過預(yù)冷和膨脹節(jié)流等工藝，把氫氣降溫到-253℃從而變成液體，密度可達(dá)普通氫氣的780倍，使得氫可以高效地儲存和運輸。

但是，氫液化過程能耗高，液氫的制備、儲運及應(yīng)用裝備技術(shù)仍需突破，安全性有待普及，液氫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完善也是液氫所面臨的現(xiàn)實問題。

在全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會高級顧問陳霖新看來，液氫主要的工程應(yīng)用前景有航天、車輛、用氫裝備供氣系統(tǒng)以及工業(yè)用氫等等。我國的氫能汽車主要以重卡、物流車、客車為主，未來可能會應(yīng)用于潛艇，所以一定要抓緊對于液氫的研究。

事實上，除了軍工的液氫應(yīng)用，國內(nèi)民用商業(yè)化的液氫項目也取得了很多進(jìn)展，而這其中都不乏航天101所的身影。

推介會上，航天101所王成剛所長和浙江浙能北海水力發(fā)電有限公司孫志久董事長還進(jìn)行了國內(nèi)首套自主開發(fā)的1m3/h氫液化系統(tǒng)示范項目簽約儀式。

其實早在半年前的7月8日，浙江省能源集團(tuán)有限公司便與浙江嘉化能源化工股份有限公司在嘉興港區(qū)簽約液氫工廠項目，共建全國首個商用液氫工廠。首套示范裝置建設(shè)規(guī)模為日產(chǎn)液氫1.5噸，產(chǎn)出液氫將用于加氫站加氫、航空航天、電子、冶金等領(lǐng)域。

7月17日，航天101所氫能項目組便赴浙江能源集團(tuán)商談氫液化工廠布局、土建及共用工程建設(shè)方案等內(nèi)容。

事實上，浙江液氫項目并非孤例。2019年9月，航天101所所長帶隊前往貴州省六盤水市對接氫能項目，先后與盤江煤電集團(tuán)電力投資公司和六盤水市政府進(jìn)行項目調(diào)研與洽商，詳細(xì)了解了六盤水市氫源現(xiàn)狀，并對液氫廠擬選廠址進(jìn)行實地踏勘。

除了航天101所所參與的兩個液氫項目，還有一個液氫項目同樣號稱國內(nèi)首個商業(yè)化運營液氫廠，這個項目較之上述兩個項目都要早。

2018年底，北京中科富海低溫科技有限公司（中科富海）與美國的Air Products簽訂協(xié)議，將引進(jìn)代表世界最先進(jìn)技術(shù)水平的液氫儲運加氫站成套設(shè)備，并計劃在廣東省建成中國首座商業(yè)運營的液氫儲運型加氫站。該加氫站設(shè)計加氫能力500kg/天，并可依需求擴(kuò)展至1500kg/天，具備35MPa和70MPa同時加氫的能力。

中科富海成立于2016年8月，是中科院理化所的科技成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化公司，研發(fā)有0.5噸~5噸/天的系列氫液化裝置。

資料顯示，中科富海除了廣東的液氫項目之外，還在與國家電投、阜陽市潁昊工程管理有限公司有所接洽。

與推介會同期舉行的，還有航天101所、中國特檢院、中科院理化所、北京低碳院、西安交大、浙江大學(xué)、浙能集團(tuán)等13家國內(nèi)液氫科研、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)單位合作協(xié)議的簽署儀式，13家共同成立了國內(nèi)首個液氫協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)合體。

盡管國內(nèi)幾個商業(yè)化液氫項目還沒有落地，但是已經(jīng)有越來越多的人加入到這個行列之中。尤其是航天101所和中科富海兩家，均有實際的液氫項目推進(jìn)，無論誰第一個建成投運，從0到1的過程對于中國液氫來說都是巨大的突破。