液 氢 的 生 产及应用 O 引 言 氢 是 一 种 理 想 的 清 洁 能 源
当 前 主 要 用 作 运 载 火 箭 的 推 进 剂 ， 在 不 久 的 将 来 ， 氢 将 成为 飞 机 、汽车甚至家 用 燃料
氢 还是 一 种 能 量转换和能 量贮存的 重要 载 体
氢 作 为 燃料或作 为 能 量载 体，较好的 使用 和贮存方式之一 是 液氢
因此液氢 的 生产是 氢 能 开发应用 的 重要 环节之一
本文着重讨论液氢 的 生产问题
氢 气的 转化温度很低， 最高为 20
4K， 所以只有将 氢 气预冷却到该温度以下， 再节流膨胀才能 产生冷效 应
这一 特性对氢 气的 液化过程会产生一 定的 困难
氢 分子由两个氢 原子组成 ， 由于两个原子核自旋方向不 同， 存在 着正、仲两种 状态
正氢 （ O-H2） 的 两个原子核自旋方向相 同， 仲氢 （ p-H2） 的 两个原子核自旋方向相 反
正、仲态 的 平 衡 组成 随 温度而 变 ， 在 不 同温度下处 于正、仲平 衡 组成 状态 的 氢 称 为 平 衡 氢 （ e一 H2）
表 1 列 出 了 不 同温度时 平 衡 氢 中 仲氢 的 浓 度
常 温时 ， 含 75％ 正氢 和 25％ 仲氢 的 平 衡 氢 ， 称 为 正常 氢 或标 准 氢 （ n-H2）
高温时 ，正仲态 的 平 衡 组成 不 变 ； 低于常 温时 ， 正一 仲态 的 平 衡 组成 将 随 温度而 变
温度降 低， 仲氢 浓 度增 加
在 液氢 的 标 准 沸 点 时 ， 仲氢 浓 度为99． 8％
在 氢 的 液化过程中 ， 如 不 进行 正一 仲催 化转化， 则 生产出 的 液氢 为 正常 氢 ， 液态 正常 氢 会自发地 发生 IE 仲态 转化， 最 终 达 到 相 应 温 度 下 的 平
