适应新时代能源供应需求:川崎氢液化系统

氢被认为是“终极清洁能源”，因为氢的唯一副产品是水。为了促进这种环保能源的利用，川崎重工一直致力于建立氢能供应链和开发技术供应链的四个阶段:生产、运输、储存和使用。

氢气液化系统将氢气的温度降低到-253°C。虽然氢气重量轻，但体积庞大，使其气态运输相当困难。液化将体积减少到气体状态的大约1/800，使质量传输更加有效。因此，液化系统被认为是实现氢的大规模输送所需基础设施的关键部分。

位于川崎Harima工厂的示范工厂是国内第一个进行氢液化的工厂，每天生产5吨液化氢。

作为2014年开始的一系列示范作业的结果，川崎开发了广泛的技术创新，包括:1.液化过程设计技术及操作控制;2.气密、高绝缘的冷箱结构(一个坚固的圆柱体，包裹着液化器及其部件);3.膨胀涡轮具有高速旋转、高效、免维护、高净化液化气体的特点;和4。用于保持液化气纯度的控制系统，以及用于系统整体建设和维护的各种其他技术．

这座核电站是由川崎重工设计、开发和建造的，三年的运营没有事故和伤害。在开发和操作这一设施中获得的专业知识——它如此复杂，经常被描述为“复合艺术”——必将成为我们未来以氢为基础的社会的基础。

该示范工厂于2014年11月在Harima工厂(位于日本兵库县)投产。装有液化器的冷箱(蓝色圆筒)放置在塔的后面。液化氢储存罐位于左边。迄今为止，在这个示范工厂中经历的事故和无伤害的操作增加了川崎重工的安全专业知识。

当热交换器散热，将氢气液化至-253°C时。为此，我们的示范装置采用Claude循环，从原料气(氢气)、氮气和冷却用氢气中分离出来，通过多个热交换器循环，将原料气冷却到其液化温度。

这个系统背后的原理——用氢来冷却氢——并不是一个新的原理，但这是日本首次设计和建造氢液化工业设施，仅使用国内开发的技术。

在液化的最后阶段使用两台膨胀涡轮。通过热交换器预冷至-196℃的原料气在通过膨胀涡轮时压力下降，温度进一步降低，在-253℃液化。

涡轮机的转子直径只有几厘米，长度只有十多厘米，和汽车发动机的涡轮增压器差不多大。然而，这一小部分通过两个氢气轴承以每分钟超过10万转的超高速旋转。这确实是川崎高速旋转机械技术的杰作。

由于氢气轴承用于轴的浮动而不是传统的油润滑轴承，油等杂质永远不会进入系统，导致高纯液化气。而且，因为它们是免接触的，所以不需要维护。

热交换器和液化管道安装在一个叫做“冷箱”的钢瓶中。直径4米、高12米的冷藏箱展示了川崎重工的先进技术:低温机组内部采用真空密封，与外界空气绝缘．为了保持这种状态，并确保不发生泄漏，零件的密封和焊接采用了高精度和高度精密的加工程序。

为了减少各个部件发出的可能影响热交换器和管道的辐射热量，以提高隔热性能，所有部件都覆盖了用于卫星和宇航服的同一类型的金属超级隔热片。杂质的控制是在整个系统建设过程中实现完全无菌的另一个关键因素。