【学术成果】陈树军教授团队在氢气液化工艺的优化研究方面取得新进展

近日，我院陈树军教授团队在氢气液化工艺的优化研究中取得新进展，相关研究成果《Optimization and performance analysis of a hydrogen liquefaction system coupled with absorption precooling》发表在《International Journal of Hydrogen Energy》，该刊物是氢能研究领域的国际著名期刊（SCI二区），目前影响因子为8.3。论文第一作者和第二作者分别为教授陈树军和硕士研究生张琳，通讯作者为新能源学院付越老师，ok138cn太阳集团为第一署名单位和唯一通讯单位。

为实现液氢的规模化应用，亟需突破当前氢液化系统中单位能耗高和㶲效率低下的技术瓶颈。通过对氢液化系统模拟发现，液化过程中的主要能耗集中于压缩环节，因此将氨水吸收式制冷系统（ARS）集成到氢液化系统中，利用其低品位冷能对压缩机出口流进行冷却，以提升整体系统能效。

本研究提出了一种新型氢气液化系统，将ARS与分级氦膨胀深冷过程相结合，ARS制冷直接作用于压缩机出口气体，减轻了主循环的负荷。通过构建跨温区协同冷量分配机制，实现了ARS制冷量与深冷段的有效匹配，从而降低了过程不可逆性并提升了系统的热力学性能，采用Aspen HYSYS模拟分析了该耦合氢液化系统。

耦合ARS的分级膨胀氢液化系统HYSYS模型

通过敏感性分析确定氢液化系统关键工艺参数，并采用双热力学约束下的神经网络算法对耦合ARS的系统和未耦合ARS系统进行工艺参数优化，结果表明，耦合系统的SEC相比独立系统能耗降低17.43%，㶲损失降低28.12%，其中换热器和冷却器的㶲损失在系统中占比较大。

不同液化系统能耗分析及㶲分析

研究对比了不同氢液化系统中换热器的运行特性，结果表明耦合ARS后，冷热流体温度匹配显著改善，复合曲线更加接近，对数平均温差降低，使换热过程更趋近可逆，从而减少不可逆损失并提升系统效率。同时，冷量分配由集中转为分级利用，关键换热器的负荷得到有效缓解，尽管部分设备所需传热能力有所提高，但整体能效与热经济性均得到优化，体现了热集成设计的优势。

不同液化系统的换热器性能分析

不同液化系统经济性分析

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2026.154801