基于自然工质 CO2 的低碳智能化制冷热泵技术装备开发与产业化

CO₂热泵与制冷技术在多个领域展现出广泛的应用前景和显著的技术优势。在建筑供暖与热水供应中,其低温高效特性和高温制热能力,使其成为寒冷地区供暖和酒店、医院热水供应的理想选择;在工业领域,CO₂热泵可提供 80~120℃的高温热风、热水,适应食品与药材的低温热风烘干、冷冻干燥和漂烫护色等需求;同时,耦合MVR 技术,可用于纺织、造纸、化工、汽车制造等在 200℃以下的用热工业行业;在冷链物流与商用制冷领域,CO₂复叠制冷系统在-50℃超低温下稳定运行,适用于生物医药与高端食品冷链,超市陈列柜采用 CO₂直冷技术可显著提升能效;在新能源汽车热管理中,CO₂热泵空调在极寒条件下制热效率远超传统工质,有效缓解电动车冬季续航衰减问题;在轨道列车领域,CO2 热泵可满足复杂负荷工况下的冷热供应。CO₂热泵与制冷技术凭借其环保性(ODP=0,GWP=1)、高温高效特性、系统紧凑安全性、多场景适应性优势,正成为替代传统制冷剂的核心解决方案,推动全球制冷行业向零碳化、高效化转型。项目团队长期致力于 CO2 物性和核心部件及系统的研究,明晰了 CO2跨相态过程中和润滑油的溶解弛豫问题;开发了可调式喷射器替

高端装备
  • 所处阶段小试
  • 成果来源高校院所
  • 所属单位中科院理化所
  • 所属城市北京

VOCs 深低温冷凝回收治理技术

挥发性有机化合物(VOCs)治理可实现减污降碳和资源回收,对助力国家实现双碳目标和打赢蓝天保卫战具有重要意义。冷凝回收技术在高价值高浓度 VOCs 废气中已得到一定应用,但近年来随着我国环保治理力度的逐渐加大,特别是许多地方标准已明确规定非甲烷总烃的允许排放浓度已降到 mg 级。常规冷凝技术由于冷凝温度较高,治理后的尾气已难以满足日趋严格的环保排放标准。本项目采用基于深低温“冷凝+吸附”的 VOCs 回收技术,其以液氮为冷源,通过将 VOCs 气体逐级冷却,最终降温至-165℃以下,几乎所有的碳氢化合物均被冷凝回收下来。为确保在冷凝过程中由于气凝胶或携带等原因导致少量没有被冷凝的组分能被充分的回收,对冷凝后尾气利用低温吸附技术进行再净化。经过“冷凝+吸附”治理后的净化气,可以从根本上实现了非甲烷总烃的达标排放。技术团队长期从事液氮温区的制冷技术开发和工程应用研究,在液氮温区的制冷技术方面积累了丰富的经验。并在理化所所长基金的资助下,完成了对 VOCs 深低温冷凝特性、热力流程、低温特性等方面的理论研究。以此作为理论依据,研制了用于治理 VOCs 气量为 600m3/h,150m3/h,

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热声发电微系统

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

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国内首套预冷改进型 200 升/天小型氢液化器

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。

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