一、意昂3平台簡介

我國“十四五”規劃綱要把氫能列為我國構建低碳能源利用體系的重要組成部分，氫能產業在迅猛發展中。根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》，到2050年，氫能需求量接近6000萬t，氫能的儲存和分配成為氫能產業化的關鍵技術之一。從能量密度、技術和經濟角度來看，以液氫形式進行分配和儲存氫能是最可行方案之一🙋🏿。如何實現高效氫液化，對傳統低溫製冷系統提出了更高要求，尤其是在整機性能和緊湊化等方面🧣。磁製冷技術是一種基於磁熱效應的固態製冷技術，所采用製冷工質為固體磁熱材料🤛🏼，不易泄露🏌🏽‍♀️👙，易於小型化及緊湊化🧎🏻‍➡️；在製冷循環方面🙎‍♂️，常采用多級回熱循環🌪，可實現大溫度跨度接力製冷，穩定達到液氫及以下溫度👩‍⚖️🫏。

團隊提出了一種基於分流回熱的磁製冷氫液化裝置🫒，主要包括多級主動磁回熱器、活塞😮、換熱器🫵🏽、磁體組及分流結構等📵，其中不同級的回熱器由適用於不同工作溫區的磁熱材料組成🥺。基於分流-回熱機理🉐，構建了含分流結構的雙流路系統，並在各級回熱器間設計了分流控製器件以調整各級回熱器流量使其保持最佳狀態，有效解決了現有相關技術中已有的磁製冷氫液化裝置的流路系統單一、換熱流體流動損失大、各級主動磁回熱器的熱容量不匹配的問題，有效提高了磁製冷的效率。此外👤，分流出來的換熱流體被用於預冷氫氣，進一步提升了磁製冷氫液化裝置的液化效率。

圖1.液氫溫區常用的幾種磁熱材料及其絕熱溫變

二、應用領域

氫氣液化、製冷低溫

三💸、市場前景

截止到2023年底🟠，我國氫氣產能超4900萬噸/年，產量超3500萬噸⏺，2030年全球氫能產業產值預計突破1萬億元，氫能產業規模不斷壯大帶來更好的發展前景。而低溫製冷機2024年低溫冷卻器市場規模預計為32.6億美元，預計到2029年將達到44.5億美元，目前主要應用在醫療等領域，隨著氫能產業的發展，液氫溫區低溫製冷機的產值將進一步提升。

目前👨🏻‍🦳，在液氫及液氦溫區製冷技術中，其主流製冷技術為基於氣體壓縮膨脹製冷循環所構建的間壁式製冷技術和回熱式製冷技術🚣🏻‍♀️。前者以采用布雷頓循環的透平膨脹機為典型代表，但該製冷機面臨著加工難度大👮🏽，壽命難以提高等問題🐜。此外，透平膨脹機的投資成本較高，難以實現小型化🛼，並且部分零件還面臨著其它國家的技術封鎖限製🎅🏼；而采用回熱填料進行回熱的小型低溫製冷機，如GM製冷機，則面臨著冷量小和能耗高等問題，而且液氦溫區的GM製冷機還存在著回熱效率難以提高的技術瓶頸，不適合大規模應用🧑‍🦯。

而磁製冷技術，以零ODP、零GWP，無汙染🧑🏼‍🎄；運動部件少，僅需泵驅動工質循環運轉🙎，噪音小且易於小型化；穩定可靠𓀊、壽命長等優勢🫄🏻，成為目前傳統低溫製冷技術的可替代技術之一。該裝置采用多級主動磁回熱器，擴寬了製冷溫跨，采用級間分流的雙流路系統，大大提升了磁製冷系統在液氫溫區的製冷性能和可靠性，在氫液化及其他低溫領域有很好的應用及發展前景。

圖2.磁製冷氫液化裝置系統原理圖

四、知識產權

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