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[发明专利]一种应用于火星表面的Sabatier装置反应气分离液化系统及方法-CN202211024335.8有效
发明人：张春伟;陈静;王克军;汪丽;陈宇泽;赵康;王淮英;苏谦;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2023-06-16 - 主分类号： F25J3/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种应用于火星表面的Sabatier装置反应气分离液化系统及方法。本发明可根据火星大气温度来切换不同的运行模式，其中在火星大气温度较低时，利用火星大气的冷能实现水汽和二氧化碳的液化，并对Sabatier装置反应气进行充分预冷，减少低温冷机的功耗；在火星大气温度较高时，利用已经液化后的甲烷冷凝反应气中少量的气态二氧化碳。本发明将Sabatier装置反应气的分离和液化环节一体化，充分利用火星大气冷能完成反应气中水和二氧化碳组分的液化，并对反应气进行充分预冷，减少低温冷机的功耗，最终获取液化甲烷，并实现水汽、二氧化碳和氢气的回收再利用。
一种应用于火星表面 sabatier 装置反应分离液化系统方法

[发明专利]采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统及其方法-CN202211024355.5有效
发明人：张春伟;马军强;樊凤彬;王克军;汪丽;曲捷;余海帅;宋建军;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2023-06-16 - 主分类号： F25J1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统及其方法。本发明采用多级增压液化的方法捕集火星表面二氧化碳，其中第一级压缩机出口的原料气热量用于对入口原料气进行预热，在提升第二级压缩机压缩效率的同时，可保证风机和压缩机等设备可以正常运行；而第二级压缩机出口原料气的高品质热量用于对吸附器进行加热解吸，同时加热恒温器，维持系统所处空间的合理温度。第二级压缩机出口原料气首先经过吸附器再生管路的换热介质初步冷却，随后再利用火星大气冷能进行二次冷却，并实现二氧化碳液化，整体过程实现了原料气的梯度降温，具有较高的热力学效率和经济性。
采用增压液化火星表面二氧化碳连续系统及其方法

[发明专利]一种采用斯特林低温冷机的火星表面氧气液化系统及方法-CN202211022110.9有效
发明人：张春伟;杨思锋;李岩;李绍斌;李玮;王晓宇;王遥;黎迎晖;周博文;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2023-06-16 - 主分类号： F25J1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种采用斯特林低温冷机的火星表面氧气液化系统及方法。本发明以斯特林低温冷机作为火星表面氧气液化主要冷源对氧气进行充分预冷，并设计基于火星大气冷却的恒温箱使斯特林低温冷机处于最佳工作温区，恒温箱内设计多级低温冷机的冷却形式，根据斯特林低温冷机制冷量随温度上升而增加的特性，在火星大气温度和氧气气液饱和温度之间进行逐级冷却，最终完成氧气液化。本发明可有效减少低温冷机数量，降低氧气液化所需的能源消耗，特别适用于大流量的氧气液化情况。
一种采用斯特林低温火星表面氧气液化系统方法

[发明专利]一种采用冷冻法的火星大气二氧化碳捕集系统及其方法-CN202211022105.8有效
发明人：张春伟;柴栋栋;李山峰;温鹏飞;李玮;曲捷;杨行;杨晓阳;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： B01D7/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种采用冷冻法的火星大气二氧化碳捕集系统及其方法。该系统利用低温冷机冷却的扩展表面捕集单元将流动的火星大气中的二氧化碳固化，冷冻层达到一定厚度后，采用加热的方式使固态二氧化碳气化并自增压，当压力达到设定值后，再将其通入后续设备。本发明采用冷冻法捕集火星大气中的二氧化碳，适用于火星大气的低温、低压环境特征，捕集效率高，且通过交替切换运行可实现二氧化碳连续供气并精确控制进入后续设备的二氧化碳气体压力。
一种采用冷冻火星大气二氧化碳系统及其方法

[发明专利]一种火星表面运载火箭推进剂原位制备一体化系统及方法-CN202211022113.2有效
发明人：张春伟;柴栋栋;齐向阳;李玮;朱晓彤;王遥;魏金莹;黎迎晖;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： C06D5/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种火星表面运载火箭推进剂原位制备一体化系统及方法。本发明利用火星大气中的二氧化碳制备甲烷推进剂，利用火星含水矿物质中的水电解制备液氧推进剂以及生命维持系统所需的氧气，与液氧甲烷运载火箭和火星探测任务需求的契合度高。本发明将液态甲烷制备过程的产物水输送至电解水系统，所以可使含水矿物质的开采量减少一半，即将火星二氧化碳中的氧元素作为液氧推进剂的重要来源。
一种火星表面运载火箭推进原位制备一体化系统方法

[发明专利]利用火星大气冷能的双段Sabatier二氧化碳甲烷化反应系统及方法-CN202211022123.6在审
发明人：张春伟;马军强;温鹏飞;朱晓彤;李玮;郭嘉翔;崔皓玉;于兰;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： B01J19/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用火星大气冷能的双段Sabatier二氧化碳甲烷化反应系统及方法。本发明通过设置双段Sabatier反应器构建沿着反应气流动方向的梯度温度场，前段设置高温Sabatier反应器，提升反应速度，后段设置基于火星大气冷却的低温Sabatier反应器，提升二氧化碳到甲烷的转化率，在充分利用火星低温环境的同时，实现甲烷推进剂高效制备目标。
利用火星气冷 sabatier 二氧化碳甲烷反应系统方法

[发明专利]一种火星表面甲烷推进剂原位制备环境模拟装置及其方法-CN202211022126.X在审
发明人：张春伟;李绍斌;樊凤彬;王克军;甄江涛;阎玮;崔皓玉;杨行;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： B64G7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种火星表面甲烷推进剂原位制备环境模拟装置及其方法。本发明利用二氧化碳压力气源、氮气压力气源、氩气压力气源来配制模拟气，模拟气首先经过液氮冷却器初步大幅降温以及充分混合，随后再进入环境模拟舱由液氮冷屏进行精确温度调节，可有效防止模拟气在环境模拟舱降温过程中产生分层，提升模拟气的组分均匀性。而且液氮冷屏的温度仅在第一压力传感器获取的压力值小于温度传感器获取温度值对应的二氧化碳气固饱和压力时才继续降温，可有效解决模拟气结霜问题。本发明结合火星甲烷推进剂原位制备系统动态吸气的特征，将环境模拟舱压力调节过程排出的模拟气继续回流至混合器，可以有效减小舱内温度和压力波动，同时降低物料消耗。
一种火星表面甲烷推进原位制备环境模拟装置及其方法

[发明专利]一种用于火星表面二氧化碳加氢甲烷化的Sabatier反应器及方法-CN202211022104.3在审
发明人：张春伟;李山峰;王克军;江雅娟;赵和平;王晓宇;杨行;余海帅;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： B01J19/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于火星大气二氧化碳还原的Sabatier反应器及其方法。沿原料气流动方向设置孔隙率逐渐降低的金属多孔介质层，构建高温区到低温区连续过渡的梯度温度场，从而兼顾了高温和低温下的Sabatier反应，同步提升Sabatier反应的反应速率和转化率。本发明以平板式热管和金属多孔介质层构建复合换热强化结构，充分利用平板热管内部工质的蒸发冷凝循环和金属多孔介质层良好的空间导热能力，利用火星大气冷能消除Sabatier反应的反应热，从而保证Sabatier反应器可靠且稳定地运行。本发明不需配置额外冷却设备，从而大幅提升了Sabatier反应器对火星环境的适应性。
一种用于火星表面二氧化碳加氢甲烷 sabatier 反应器方法

[发明专利]一种采用变温吸附法的火星表面二氧化碳捕集系统及方法-CN202211022131.0在审
发明人：张春伟;马利亚;瞿骞;江雅娟;李玮;崔皓玉;苏谦;苏韬;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： B01D53/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种采用变温吸附法的火星表面二氧化碳捕集系统及方法。本发明中充分利用火星大气的低温环境以及充足的太阳能和风能，设计了能够实现吸附剂再生的并联运行的双吸附器，从而能够实现从火星大气中捕集和纯化二氧化碳，实现二氧化碳的连续供应。在本发明的捕集系统中，吸附器并联交替运行，并且无需常规变温吸附系统的吹扫和冷却步骤，在为后续系统连续提供二氧化碳原料气的同时，具有流程简单、操作方便的优点。而且其利用火星大气冷能的冷却凝器和集水器，实现再生气中二氧化碳和水汽的分离，无需设置额外的水汽吸附器，同时还可实现宝贵水资源的收集。
一种采用吸附火星表面二氧化碳系统方法

[发明专利]一种火星表面二氧化碳捕集与转化系统及其方法-CN202211024318.4在审
发明人：张春伟;李山峰;王克军;李绍斌;葛绍岭;赵康;杨行;崔皓玉;时云卿 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2022-08-25 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： B01D53/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种火星表面二氧化碳捕集与转化系统及其方法。本发明基于火星大气低温特征，设计基于吸附原理的二氧化碳捕集系统，其利用转轮吸附器实现火星大气中二氧化碳的高效捕集，利用Sabatier反应热作为转轮吸附器的再生热源，无需配置额外的加热系统，实现二氧化碳捕集和转化系统的高效耦合，可连续获取返回式火星探测所需的甲烷推进剂。本发明的系统中还设计了利用火星大气冷能的冷却凝器和集水器，实现再生气中二氧化碳和水汽的分离，无需设置额外的水汽吸附器，同时还可实现宝贵水资源的收集。
一种火星表面二氧化碳转化系统及其方法

[发明专利]一种基于物联网应用智能低温液体贮罐-CN202011372850.6有效
发明人：王淮英;李山峰;陈静;申娟;时云卿;朱晓彤;阎玮 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2020-11-30 - 公布日： 2022-08-12 - 主分类号： F17C3/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于物联网应用智能低温液体贮罐，能够实现对贮罐的进液、出液和排空操作的自动控制，能够保证真空绝热层的真空状态，并能够实现对贮罐内部工况的实时可视化检测。通过远程控制平台对贮罐进行进液、出液、排空智能化自动操作。在贮罐的进液口、出液口和排空口安装耐低温电磁阀，电磁阀通过远程控制平台进行开关控制。贮罐内壁上限位置安装上液位传感器，下限位置安装下液位传感器，通过上下液位传感器对贮罐进行自动进液。可通过远程视频监测系统实现对液位和其他工况参数如温度、压力的实时监控。贮罐安装一个CCD摄像头可沿内壁环形轨道进行移动，各个角度拍摄管内状态实时将罐内工况传送到远程控制平台。
一种基于联网应用智能低温液体

[发明专利]一种氢气泄漏检测报警及事件等级估计方法-CN202011366654.8有效
发明人：苏韬;李星;杨思锋;时云卿;李山峰;宋建军;阎玮;陈静;耿亚璋;张雪涛 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2020-11-30 - 公布日： 2022-05-03 - 主分类号： G08B21/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种氢气泄漏检测报警及事件等级估计方法，属于气体浓度传感检测技术领域。步骤一、预先模拟现场发生泄漏事件，测试近端、远端氢气浓度检测器获取先验数据；步骤二、通过泄漏事件测试得到数据，确定泄漏检测报警阈值及事件等级估计阈值；步骤三、运行阶段，近端、远端检测器连续输出并检测记录，与此前确定的报警阈值和事件等级估计阈值进行条件判定后输出最终结果。本发明相比传统方式，具有响应迅速、检测结果可靠、提供深度加工信息等特点，在应用中得到良好的效果。
一种氢气泄漏检测报警事件等级估计方法

[发明专利]一种氢气纯化系统-CN202011371469.8有效
发明人：陈静;时云卿;李山峰;谭周明;宋建军;赵康;阎玮;丛中卉;景卓;王遥;郭嘉翔;周博文;郭永朝;刘丙胜 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2020-11-30 - 公布日： 2022-01-07 - 主分类号： C01B3/56 文献下载
摘要：本发明公开一种氢气纯化系统，包括氮气源、氢气源、原料气、反应器、温度调节器、温度测量装置、压力测量装置、流量测量装置、氢气收集器、冷凝器、氢气排放管路和换热器；温度测量装置和压力测量装置分别检测反应器中的温度和压力，温度调节器给反应器壁加热；反应器上设置有入口、取样出口和尾气出口；氮气源、氢气源和原料气的各输入管路和气体混合管路上均设置有截止阀，气体混合管路连接反应器入口，流量测量装置设置在反应器入口前端，氢气收集器通过管路与取样出口连接，换热器通过管路与尾气出口连接，换热器后端设置两路出口，分别连接冷凝器和氢气排放管路；本发明能够使含微量有害杂质的氢气脱除微量硫化物，深度纯化氢气。
一种氢气纯化系统

[发明专利]一种氢敏复合硅胶材料及其制备方法-CN201910125225.2有效
发明人：申娟;时云卿;朱晓彤;陈静;苏嘉南;赵康;余炳延;安刚 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2019-02-20 - 公布日： 2021-11-12 - 主分类号： C08L83/07 文献下载
摘要：本发明涉及一种氢敏复合硅胶材料及其制备方法。所述的氢敏复合硅胶材料包括复合硅胶基体和氢敏活性成分，遇到氢气时发生变色。本发明所提供的氢敏复合硅胶材料在常温下遇氢可在60s内迅速变色，为人们提供一种方便、快捷、灵敏的氢气检测方法，便于人们用肉眼直观地判断氢气的存在。
一种复合硅胶材料及其制备方法

[发明专利]一种液氢气瓶火烧试验的装置-CN201911080091.3在审
发明人：陈静;杨思锋;时云卿;申娟;赵康;张震;魏金莹;安刚 -专利权人：北京航天试验技术研究所
申请日： 2019-11-07 - 公布日： 2021-05-11 - 主分类号： G01M99/00 文献下载
摘要：本发明属于氢燃料电池汽车安全检测技术领域，涉及到液氢瓶的安全检测，是一种在局部火烧和整体火烧条件下考核液氢气瓶安全性能的方法。一种液氢气瓶火烧试验的装置，包括燃烧系统(1)、阀门控制系统(2)、阀门系统(3)、吹除置换气源(4)、瓶阀保护壳(5)、数据采集系统(6)、燃烧瓶系统(7)、压力监测系统(8)、温度监测系统(9)。实现了储氢气瓶现场充装液氢，局部火烧和整体火烧均可进行试验，同时测量与控制系统实现了系统温度、压力等参数的实时监控与记录，并可进行远程操控，本成果实现了以液氢为介质的火烧试验，有明显实用价值。
一种液氢火烧试验装置

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