行业领域

新能源产业

需求背景

目前燃料电池重卡储氢系统采用高压储氢方式，该系统目前存在设备本身自重较大、储氢量较小的问题。为满足燃料电池重载车辆长航程的供氢需求，考虑到车载空间和承受重量有限，需要进一步提升车载储氢系统的储氢密度。

常压下液氢的密度为***，是35MPa下氢气密度3倍、70MPa下氢气密度***倍，意味在相同容积下液氢的质量高于高压气氢的质量；同时，液氢的临界压力仅为***，意味装载相同介质质量下，由于承压等级低、液氢的设备重量远低于高压气氢的设备。因此，如果采用储存液氢的储氢系统，将能有效提升储氢密度、降低设备本身自重，满足车辆的需求。

燃料电池对氢气进气温度要求20℃以上，而液氢温度为-253℃，大温差带来需要较大的换热量，而车载系统空间狭小，传统的换热器均不能满足需求，需要突破紧凑型高效换热技术研究，开展车载液氢用换热器研制，满足车载液氢系统的需求。

需解决的主要技术难题

车载液氢系统（下文简称：液氢系统）装备于燃料电池动力系统的重载车辆，用于向燃料电池动力系统输送满足需求的氢气。液氢系统由一台液氢气瓶、一台增压器、一台水浴式汽化器、一套管路系统以及支架组成。

该项目主要承接液氢空温式增压器及液氢水浴式汽化器设计及仿真任务。具体要求如下：

1．液氢空温式增压器采用肋片盘管布置，从液氢气瓶内留出的液氢走管程，利用空气对流换热将液氢加热至气体，用于为液氢气瓶增压至指定压力。完成液氢空温式增压器结构设计、各工况点流场仿真模拟、外表面结冰模拟以及设计文件、施工设计图纸。

2．液氢水浴式汽化器为一台水浴式换热器，为绕管结构，从液氢气瓶内留出的液氢走管程，发动机冷却循环水走壳程将液氢加热为气体至指定温度，用于为发动机提供氢气。完成液氢水浴式汽化器结构设计、各工况点流场仿真模拟以及设计文件、施工设计图纸，在各工况运行下，壳程水不得出现大面积结冰情况。

期望实现的主要技术目标

高效紧凑型液氢空温式增压器和水浴式换热器主要参数如下：

1．液氢空温式增压器主要技术指标：

换热器形式：空温式；

入口压力：***；

流量：结合液氢气瓶内液柱高度和换热器、管道的流动阻力进行计算；

出口温度：≥77K；（暂定）

控制尺寸：900mm×600mm×300mm；

2．液氢水浴式汽化器主要技术指标：

换热器形式：水浴式；

入口压力：***

流量：最大7g/s；

出口氢气温度：≥323K；

进口水温：343K；

出口水温：≥328K；

控制尺寸：1200mm×350mm×400mm；

处理进度