制冷技术研究、低温装备研制和非标低温物性测试服务
项目团队长期从事制冷技术的研究工作,并基于制冷机自主研制了用于材料力/电/热等物性测试的小型低温仪器,提供对外测试服务。也基于液氮/液氦等低温流体研制了高低温环境模拟、VOCs冷凝回收和食品速冻等中/大型低温装置。另外,也通过研究低温流体高效绝热和可靠密封等方法,研发出了液氢储运相关的各种低温阀门、储罐、低温管道和低温流量计等流体设备。
项目团队长期从事制冷技术的研究工作,并基于制冷机自主研制了用于材料力/电/热等物性测试的小型低温仪器,提供对外测试服务。也基于液氮/液氦等低温流体研制了高低温环境模拟、VOCs冷凝回收和食品速冻等中/大型低温装置。另外,也通过研究低温流体高效绝热和可靠密封等方法,研发出了液氢储运相关的各种低温阀门、储罐、低温管道和低温流量计等流体设备。
该系统首次采用“压缩机+小型制冷机高压节流液化”的方案,利用高压氢气自身压力能驱动节流制冷,分布式协同优化换热温区,实现小型氢液化器的高效运行。团队攻克了高压低温换热效率和冷量动态调控两大技术难题。通过采用多通道微结构设计及传热性能优化,成功解决了低温高压工况下小型高效换热器的设计与工艺难题,实现了换热效率的提升;面向液氢储罐内气体蒸发及实验随机性问题,通过压力管理等多种方式实现冷量动态调整。该设备在设计上完全无液氮预冷,同时采用撬装模块化设计,仅需配备电力与气源,就能实现液氢制备,可为液氢温区设备研发提供可靠的小批量液氢供应,适合中小型氢能实验室和研发机构使用,能有效改变国产液氢泵、阀门等涉氢部件缺乏液氢验证的现状。该设备还能支持科研机构和初创企业开展液氢应用创新,有助于催生无人机、便携电源等新兴市场。研究团队将持续推进小型氢液化器系列化产品(50-1000LPD)的研发工作,有望构建覆盖储能、轨道交通等多领域的小型液氢装备体系,为打造安全高效的氢能社会提供关键基础设施支撑。
微小型混合工质节流制冷液氮机立足于小用量液氮供应的切实需求,利用普冷领域油润滑压缩机驱动的混合工质相变回热式液化技术,摆脱了现有微小型液氮机在效率、成本和可靠性等方面的局限性,具有高效、低成本、高可靠性的优势。目前已经成功研制出液氮产量分别 10~1000 L/day 的混合工质制冷液氮机,能够满足偏散小用量的液氮供应需求。
热声发电微系统技术源自中国科学院理化技术研究所热声团队二十余年来在热声技术领域的产学研深厚积累,进一步拓展了外燃系统、控制系统及变流系统的研发,丰富了热声发电技术的内涵和外延。热声发电微系统技术基于热声效应实现外部热能向电能的高效转换,是外燃式热机技术的最新技术前沿。外燃属性赋予了热声发电微系统技术的强大燃料适应性和环境适应性。模块化的设计可以高效利用低浓度可燃经济气体(如生物甲烷、煤层气、油田伴生气及灰氢等)实现清洁发电,从而在绿色能源开发、节能减排及“双碳”战略目标实现方面,具备广阔的应用前景与重价值。而闭式热力循环则使热声发电微系统技术能轻松应对高原、极低、海岛等不同环境,实现无衰减工作。目前,团队自主研发并生产了一系列热声发电核心部件及集成产品,其中包括 300We 便携式发电系统、1kW 和 1.5kW 热电联供装置,3.5kW 和 5kW 车载发电机等。这一系列的产品和技术全部为国内自主掌握,国内领先且在国际上有较强的竞争力。此外,还可提供相关的设计咨询、工程技术支持与制造服务
氮氧化锆薄膜温度计以其宽广的测量温区、高精度、高灵敏度、优异稳定性及低磁致电阻等显著优势,在航空航天、大型科学装置及量子计算等领域的高能辐射、强磁场和极低温环境中展现出广泛的应用潜力。本项目依托低温材料及实验技术团队在材料低温物性研究领域的深厚积累,结合先进的薄膜制备、光刻和封装工艺,成功开发了氮氧化锆薄膜温度计。本项目团队通过精细调控薄膜组分,共计研制出 1010、1030、1050、1070 和 1080 五个系列型号的氮氧化锆薄膜温度计,测量温度范围覆盖 0.1~423 K,适应宽温区温度测量需求。上述温度计特别适用于低温系统和稀释制冷机等应用场景,为极端环境下的温度测量提供可靠的技术支持。
激光与光子技术应用组研制的新型管道内部冷折弯机是国内第一台能够对钢管产生内部动力折弯的装置,该技术非常适合带有外包覆层的油气管道弯制,能够在不破坏管道外部保温层的条件下在管道内部实现精准折弯,具备弯制质量高、安全性、经济型高、灵活性强、便于运输等特点。内弯机研制突破了限域空间内超高压机构设计与实现技术,克服了管道内部空间受限和超高压精确控制的难点,引入先进的空间约束与优化设计,采用高效的力学传递系统,确保在受限的空间内实现折弯力的精确测量与控制。内弯机具备双向滚转纠偏能力,通过深入理解机构设计、结构力学分析以及机械系统的工程优化,引入拖拽式机构并与行走轮配合实现角度可控的行走,结合主被动控制机构,实现了小角度可控行走,确保每一步进折弯时滚转角度的局限性,避免管道因滚转引起的异常形变,提高了管道的整体形状一致性。液压式管道内部冷折弯机的研制成功有效解决了能源管道的弯制问题,提升了我国管道行业整体施工技术水平,对突破科技封锁和能源领域卡脖子问题、保障国家能源安全具有重要意义。系统研发与制造具备完全自主知识产权,目前已申请发明专利 4 项,其中 2 项已授权。