美国再想卡脖子难了，我国航天运载火箭燃料将用上自家产的液氢

　　美国为限制中国航天发展，在哪里动了手脚？
　　美国作为液氢生产大国，一直对中国采取＂严格禁运，严禁交流 ＂的策略，同时还限制其同盟国的公司，例如法液空、林德公司等向中国出售设备和技术。
　　美国为什么要这么卡我们脖子？看看中国航天就好了。拿长征五号运载火箭来说，我们的空间站、探月都离不开这个直径5米的＂胖子＂，我们靠它实现了航天史上质的飞跃，大幅提升了我国自主进入空间的能力，起飞重量达到878吨，这么大的推力靠的是液氢/液氧推进剂。美国妄想把液氢技术控制住，这种可耻的战略，能不能限制中国航天事业的腾飞呢？当然不能。
　　在技术封锁下，我国很长一段时间内不具备独立研发大规模氢液化装置的能力，严重限制了我国氢能产业的发展。中国航天怎么办？别担心，2021年9月20日航天科技集团六院101所正式宣布：我国自主研制的首套产量达到吨级的氢液化系统调试成功，并实现了连续稳定生产。
　　北京101所独立研制的大型液氢装置
　　我们先来看一串数据。国外的氢液化技术发展较早，技术较为成熟。国内起步较晚，技术与国外存在较大差距。从液氢产能来看，北美占了全球液氢产能总量的85%以上，美国本土已经有15座以上的液氢工厂，每天产能达到326吨，全球第一，包括加拿大每天80吨的产能也被美国霸占。早在1985年美国的总产能就达到了154吨/天，近年来美国开始建设新的液化氢工厂，扩大产能，到2021年的产能超过500吨/天。欧洲有4座液氢工厂，产能达到24吨/天。在亚洲有16座工厂，总产能为38.3吨/天，但是日本就占了三分之二。我国3座航天液氢工厂都用了法国设备
　　而我国在用的液氢工厂仅有海南文昌、西昌基地和北京航天试验技术研究所（101所），都是服务于航天火箭发射，总产能只有可怜的4吨/天，最大的海南文昌液氢工厂产能也只有2吨/天。其中，文昌和西昌工厂均隶属于中国化工集团公司，当祖国的国防和航天事业需要新型推进剂时，中化集团的蓝星航天勇担使命，先后成立蓝星（西昌）航天公司、蓝星（海南）航天公司，想尽办法突破限制，不惜重金采购了世界上最先进的法液空公司成套冷箱设备和指定配套的德国凯撒公司的压缩机、比利时公司的分析仪，利用这些一流的设备护航中国航天事业，其中西昌液氢工厂投资就达1.5亿元。而北京101所的液氢生产厂在2006年获得批准建设，同样是引进的法液空公司氢液化主体设备。
　　北京101所独立研制的大型液氢装置我国独立大规模液氢生产突破了美国的限制
　　虽然我们与国际先进水平还有差距，但是掌握独立的研发大规模氢液化装置的能力，是氢能纳入我国能源战略的关键一环，不能在这里受制于人。
　　液氢的生产通常用3种方法，分别是节流氢液化循环、带膨胀机的氢液化循环和氦制冷氢液化循环。目前世界上在用的大型氢液化装置都以液氮预冷的克劳德循环为基础发展而成。比如，德国1991年建设的Ingolstadt氢液化装置，2007年建立的第二个氢液化工厂。
　　我国早在1953年，从民主德国订购了小型液化空气机、氢与氦压缩机等设备，这些低温设备成为我国低温事业的起始点。1956年我国自己设计、自行加工的第一台林德型氢液化器调试成功，在国内首先获得液氢，但小时产量只有6升。虽然在上世纪末我国自主开发了氦膨胀机制冷的小型氢液化装置，但产品质量和制造水平与美国等发达国家差距还是很大。
　　北京101所独立研制的液氢装置
　　于是西安交通大学和北京101所联合开展技术攻关，瞄准两个方向进行突破，一是正仲氢转化催化剂研究，另一个是透平膨胀机核心部件研制。之前，我国没有国产商品化的氢透平膨胀机，氢液化的核心设备完全依赖于进口。国际上林德、法液空两家公司是全球范围内最具实力的氢液化设备供应商。美国企业也有相关设备，但是美国对我们还是实行氢液化设备禁运政策，这都使得我国获取成本高昂，价格谈判也处于被动地位。不仅如此，在百年未有之大变局之下，万一世界形势变化，我们还能不能买来这样的设备，即使能买来，遇到运行不稳定维护存在多大的困难都是现实问题。
　　北京101所独立研制的大型液氢装置
　　万幸的是，西安交大和北京101所强强联合，已经克服了这些困难，突破了技术难题，把问题解决了。历时400多天，90%以上采用国产设备，101所在今年9月9日正式宣布：我国首套具有自主知识产权，基于氦膨胀制冷循环的氢液化系统调试成功 ，产出液氢、仲氢含量97.4%，在具有自主知识产权的液氢规模化生产方面填补了白。这可非同小可，战略意义太重大了，以后以液氢液氧为推进剂的大推力运载火箭，再也不担心燃料不够，国外会不会卡脖子了，因为我们能自己独立供给了，今后我国的运载火箭将可以使用国产液氢作燃料了。这套系统已按计划顺利完成自动停机复温程序，实现连续稳定生产，设计液氢产量为1.7吨/天，实测满负荷工况产量为2.3吨/天。
　　参考资料：
　　《低温王国拓荒人 洪朝生传》秦金哲，冯丰
　　《能源新希望 氢能》王建国
　　《大规模氢液化方法与装置》 西安交通大学陈双涛等
　　《航天101所研制的我国首套自主知识产权氢液化系统调试成功》北京航天试验技术研究所
　　特此致谢！