CN102494514B - 冻堆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能将气体冷冻液化的冻堆装置，尤其适合氢气、氧气等双原子气体的高效液化，它包括冻堆的堆体罐1和2，安装在冻堆内且浸没在种子原冻液4中的冻堆芯体，经过预冻的原料气体从冻堆入口19进入到冻堆芯内，原料气体在堆芯内受到核外寄生子的替换效应、回填蒸发效应、化学触媒效应、电势牵拉效应、压力推动效应、原子筛剪切效应的共同作用，使预冻气体发生高效液相转化；成功转化且穿出原子筛后的低核外寄生态原子第一时间受到种子原冻液的左右，使其原子核的动性姿态与种子原冻液保持一致，形成稳定的液体，给日后远距离投送、储存和使用创造了极其重要的条件；冻堆是氢能源时代极其重要的设备，它也是南极风车、紫外线光堆的姊妹发明。

Description

冻堆

技术领域

本发明涉及一种气体的液化冻堆装置，尤其是涉及一种双原子分子的气体深冻液化，特别是对氢气和氧气的高效深冻液化，特别是为氢能源时代所设计。

背景技术

地球环境危在旦夕，能源危机迫在眉睫，要想彻底解决这一时代难题，挽救地球人于危难之中，地球人们必须彻底改变以往的能源模式，果断启动氢能源时代。用“南极风车”采集地球风能，南极风车申请号：201110197710.4；再用“南极风车”产生的电能带动“紫外线光堆”将水分解成氢气和氧气，紫外线光堆的申请号：201110288757.1，再利用本发明的冻堆装置将氢气和氧气进行高效高质液化。因为氢气和氧气的高效高质液化是氢能源时代的重要环节，它将使氢能源的输送和使用成为可能。为此“冻堆”装置便应用而生，这正是本人所倡导的“地球人类的氢能源时代”的系列发明的第三项发明。经检索没有发现有类似发明。在地球上氢气和氧气的液化已有100多年的历史，尤其是氢气的液化极不容易，尽管地球人类在这100多年里探索出很多与氢气液化有关的规律，先后开发出节流氢循环液化氢气、带膨胀机的液氮冷冻液化氢气、氦制冷的氢气液化，不论是哪种液化技术都没摆脱气、液单管一线通的局面，促使液化的因素单一，气相和液相处于同一管道，连续液化不好，导致整个液化系统效率低下，浪费能源。

本发明的冻堆一改以往液化系统中的气液单管一线通的困局，将待液化的气体进行集中堆叠处理，多因素共治，新理论的应用，最终使本发明的冻堆成为一个气相和液相相隔离，液化连续性好，生产效率高的液化终端设备。另外本发明的冻堆还具有液化单元的特点，为大规模液化和自动化管理创造了很好的条件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种将预冷到一定程度的双原子分子的气体进行高效、高质液化的冻堆装置。尤其是对氢气、氧气的高效、高质液化的装置。

为了解决上述技术问题，本发明的冻堆由堆体和堆芯组成，堆体是冻堆的物理壳体和盛器，堆芯位于冻堆内腔，并浸没在种子原冻液中；冻堆堆体是一个具有夹层结构的绝热罐体，罐体具有支脚和一对电极，同时有几个不同作用的管道以绝热切入法的形式从不同部位进入冻堆，这些管道在冻堆的堆体夹层中以不同的路径进入到冻堆的内腔并与堆体的堆芯相联接或与冻堆内腔相通。在冻堆内层顶部有一开口，此开口与一直角弯管相连接，使冻堆蒸发腔空间与该管内空间相通，这就是冻堆蒸发腔的抽吸通道，此通道的出口从冻堆的一端引出，此通道上的主要设备是气体抽吸泵和数控阀门以及信息器件；在蒸发腔抽吸出口的同侧还有一个冻液抽吸出口和一个冻堆回填蒸发输送管出、入口，冻液抽吸口的主要设备是冻液抽吸泵和信息控制阀以及必要的电子器件；冻液回填输送管道上的主要设备是冻液压注泵和信息控制阀以及相关电子器件；在冻堆的另一端有一个冻堆的输入总管，这是冻堆的原料气体进入通道，此通道上的主要设备是信息控制阀门和相关的信息电子器件，原料气体进入通道同样以绝热切入法穿越夹层后与冻堆内的堆芯相连接，整个堆芯浸没在种子原冻液中。进入冻堆的待液化的气体在冻堆堆芯的冻芯内受到压力、种子原冻液吸热、液化触媒化学作用、冻液回填蒸发的吸热、径向电场的核外寄生子替换、原子筛剪切等多因素共同作用下，气体的双原子结构随之瓦解，瓦解后的原子穿过原子筛进入到冻堆腔中，由于整个堆芯都浸在已经液化的种子原冻液中，使穿过原子筛的原子第一时间被这一液体环境所左右；穿过原子筛的原子受到种子原冻液的影响，原子核的自旋、核外寄生子的物理动性与种子原冻液趋于一致，从而产生出稳定的冻液，这一点在氢气的液化上极其重要；为了使冻堆的低温效果更加明显本冻堆在设计时还增加了蒸发腔抽吸装置，产品冻液的抽吸装置，冻液回填系统装置，整个冻堆的工作是在计算机的自动控制下进行；为了实际生产的需要，冻堆又可以以一个液化单元来使用，用大量的冻堆作为液化终端并联在液化生产线上。

此冻堆的堆芯是一个多头管堆叠排列的管堆结构体，组成冻堆的堆芯的每一个冻芯都相互平行，冻芯的一端有管底，另一端有气体输送支管与之相通，每一个堆管的液化区段的管壁和管底都有微通孔布设，所有冻芯都通过两端的堆芯支架加以固定，整个堆芯都浸没在冻堆内腔的种子原冻液中；构成堆芯的冻芯以及与冻芯相贯通的气体输送支管都利用抗氢脆，抗氧化、抗低温的高级奥氏体材料制造。堆管外壁进行镜面抛光，内壁进行精密加工和精密磨砂处理，这有利于堆芯的装配和冻芯的耐久，更有利于冻液的渗透。

此冻堆的冻芯是一个多层组合体，各种不同工能的圆管筒型体在冻芯内由内而外同心套组布设；冻芯的中心是冻液回填电极蒸发管，此冻液回填电极蒸发管有高级奥氏体材料制造，一端有底，另一端与冻液回填输送支管相通，在冻芯的液化区段，电极蒸发管壁有一定数量的微蒸发孔；在电极蒸发管的外围装有液化触媒，在冻芯内，液化触媒层占有较大空间，由于冻堆液化的气体不同，触媒的化学成分就不同，但冻芯中的液化触媒必须有很好的透气性和密集的有效成分与气体的大面积接触性；在触媒层的外围就是原子筛，原子筛同样是圆筒状，一端有底，另一端则通过原子筛端口与待液化气体的输送支管精密连接，确保输入的气体不从接口缝隙穿过，原子筛是抗氢腐、抗氢脆、抗氧化、超低温稳定性极好的高级奥氏体材料制造；由于冻堆所液化的气体不同，原子筛的筛孔径尺寸就不同，如果是液化氢气的冻堆，原子筛的筛孔只能允许氢原子穿过，氢分子则被阻挡，如果是氧气液化冻堆，原子筛的筛孔只能允许氧原子通过，氧分子则被阻挡；这种原子筛是高能粒子加工品，由于所选择的高能粒子“炮弹”不同，加工出的原子筛隔离性质就不同，覆在原子筛外壁的是冻芯的绝缘层，绝缘层将原子筛和冻芯的管壁进行绝缘隔离，绝缘层可以是独立的套层，也可以连接在冻芯管内壁的非金属涂层，不论是独立的绝缘层还是作在冻芯管内壁的绝缘层都应有很好的透气性。

此冻堆的堆芯全部浸没在冻堆内腔中的种子原冻液中，冻堆的种类不同，其种子原冻液就不同，如果是氢气的液化冻堆，冻堆内腔中种子原冻液就是液氢，如果是氧气的液化冻堆，冻堆内腔中的种子原冻液就是液体氧；种子原冻液的作用，一是有冻堆的制冷剂的作用，它通过冻堆的冻芯管壁对待液化的气体制冷；二是种子的作用，在堆芯内经过超低温冷冻的气体，其原子挣脱双原子互束后，穿过原子筛到达原子筛外壁表面时，第一时间受到种子原冻液的作用，由于穿过氢筛的原子处于液态温区，其原子核动量很低，核外寄生子的数量也交液化前少，极易受到环境同质原子的影响，影响的结果使该原子的原子核自旋与种子原冻液的原子核自旋和排列保持一致，有利于液化产品的稳定和贮存。

此冻堆的负压抽吸装置是在冻堆的内腔顶部留有一定空间，也就是在给冻堆灌装种子原冻液时，使液面没过冻堆堆芯便可，液面上部的空间就在蒸发腔，在蒸发腔顶部有一个抽气管与之相通；当抽气管上的抽气泵工作时，冻堆蒸发腔内产生负压，在负压环境中，种子原冻液表面蒸发加速，使种子原冻液的温度始终保持在最适合液化的温度范围，冻堆蒸发腔抽吸系统是在计算机的管理下工作的。

此冻堆的冻液抽吸装置是在冻堆的一定位置上设置的一个直通冻堆内腔中的种子原冻液层的管道，在此管道上安装有液化冻液抽吸泵，当冻堆内腔的液化冻液积累到一定程度后，冻液抽吸泵开始工作，将多出的液化冻液抽出，使冻堆内腔的种子原冻液始终保持在合适的范围，冻堆的冻液抽吸系统与冻堆的蒸发腔抽吸系统具有负压形成的一致性，冻堆的冻液抽吸系统是在计算机的管理下工作的。

此冻堆的回填蒸发系统是冻堆的又一个促使液化的降温深冻措施，它是从冻堆的种子原冻液中抽吸节流出一少部分冻液，通过注射泵将节流的种子原冻液经过回填输送管路注射进冻液回填电极蒸发管中，再有冻液回填电极蒸发管上的一定数量的蒸发孔将冻液直接蒸发或渗出后蒸发，由于蒸发吸热，致使冻堆的冻芯内的温度强力下降，迫使管内的高压气体温度向临界点逼近。

此冻芯内的径向电场是冻堆的又一液化要素，它是在冻液回填蒸发管与冻芯管壁之间形成的电势差所致；通过几道严格的绝缘隔离后，在冻液回填蒸发管路末段制造出一个独立导电通道，此通道与电场源的高电位极连接后就变成了冻芯内的阳极，冻芯管壁与整个冻堆具有导体相通性，将它与电场源的低电位极相连接后它就变成冻芯内电场的阴极，这样冻芯内的电场环境就形成了；具体实施是在回填输送总管的合适位置利用管路绝缘子与上路输送管绝缘隔离，然后利用导线通过穿壁绝缘子的隔离从原料气体输送管引出，再利用电极绝缘子与冻堆罐壁的隔离通过冻堆上的阳极从冻堆内引出，另外在冻堆的外壳上直接设有阴极；工作时冻堆的阳极和阴极分别和电场的电势源电极相接，这样所有的冻芯都存在一个径向电场。冻芯内的气体在电场的参与下更容易失去其近核热子寄生，从而使液化更容易。

此冻堆的信息控制系统是冻堆的灵魂，用运在冻堆之上的信息部件总共有三大类：第一类是冻堆的感觉器官，它包括在冻堆的原料输入口安装的信息器件包内的气体压力感知器和相关电路、流量流速感知器和相关的电路、温度感知器和相关电路，在蒸发腔抽吸管道上安装的信息器件包内的蒸发腔气压感知器和相关电路、电性感知器和相关电路，在冻液抽吸管道上安装的信息器件包内的冻液流量感知器和流速感知器以及相关电路、罐内冻液液位感知器和相关电路，在冻液回填管道上安装的信息器件包内的冻液回填压注流量、流速感知器和相关电路；第二类是信息处理枢纽，信息的处理枢纽就是与冻堆配合使用计算机和计算机内运作的冻堆的管理程序，它相当于冻堆的大脑；第三类是冻堆的执行部件，它主要包括，在冻堆的原料输入口的信息器件包内的信息控制流量阀门，在蒸发腔抽吸管道上的信息器件包内设立的信息控制的抽吸阀门以及信息控制的气体抽吸机，在冻液抽吸口处的信息器件包内的信息控制的冻液抽吸阀门和信息控制的冻液抽吸机，在冻液回填压注器件包内设置的信息控制的注入阀门和信息控制的冻液压注机，这些执行部件如同冻堆的手臂，专门执行计算机发出的命令；这三类信息部件彼此依赖、互相配合共同构成冻堆的信息自动化系统，冻堆的整个信息部件是在冻堆的管理程序的支配下运作。

附图说明

图1为发明冻堆的外观立体视图。

图2为本发明冻堆的A向剖视图，也就是冻堆的纵剖视图。

图3为本发明冻堆的B向剖视图，也就是冻堆的俯剖视图。

图4为本发明冻堆的C向剖视图，也就是冻堆的横剖视图。

图5为本发明冻堆的冻芯的纵剖放大图。

图6为本发明冻堆的冻芯横剖放大图。

具体实施方式

图1为本发明冻堆的外观立体视图，给出了冻堆的三个视图方向，A向为冻堆的纵方向，它是本发明最全面的视图向，B向为俯视图方向，C向为横视图方向，同时，图1也示出了冻堆的外结构，1为冻堆的外壳，15为冻堆的支脚，在冻堆的一端有与输入相关的预冻气体输入管19，在预冻气体输入管19上还有与信息采集、信息编码、解码、功放、信息执行有关的原料冻气输入器件包18，在冻堆的另一端设有与冻堆输出的相关的出口，其中11为带夹层的绝热结构的蒸发腔气体输出管，10是与该管口的自动控制有关的器件包；在冻堆上有一个与冻液回填有关的节流支路，其中13为冻液分流输入管，16为冻液回填输送管，14为与冻液回填压注有关的自动控制器件包，在冻堆上还有两个电极，23为冻堆的阳极，接静电源的高电势端，24为阳极绝缘子，25为冻堆的阴极。

图2示出了冻堆的总体结构和原理，从冻堆的内部看，冻堆是一个由外壳1和内壳2组成的绝热结构的罐体，由冻芯3组成的堆芯44浸没在冻堆内的种子原冻液4中，冻芯3的内腔装有芯材45，冻芯45是由芯内冻液回填电极蒸发管6、液化触媒8、原子筛5、绝缘层7共同组成；冻芯3一端有底，另一端与原料气体输送支管28通过原子筛端口分别连接，原料气体通过堆内总管27输向各支管28，然后到达各冻芯3内腔的原子筛5内；在冻堆内的输送总管27和支管28内还设有一个较细的管路39和17它们分别是冻液回填输送总管和支管，冻液回填输送支管17的一端分别与各自对应的电极蒸发管6相接，别一端和堆芯内冻液回填输送总管39相通，堆芯内回填输送总管39有回填输送管绝缘子20和上管路的冻液回填输送管16相绝缘隔离，在堆芯内回填输送总管39的管壁之上有一导线22与之相接，导线22通过管壁穿线绝缘子21与原料气体的堆内输送总管27相绝缘隔离，导线22与冻堆阳极23相连，电极绝缘子24将阳极23与堆外壳1绝缘隔离，25为冻堆阴极，它和冻堆外壳直接连接，为了使冻堆内的堆芯稳定还设有堆芯支架26，15为冻堆支脚；冻堆工作时，计算机37启动冻堆管理程序，经过自检程序对冻堆进行全面检查，一切正常后，管理程序打开预冷气体输送阀40，高压预冻的原料气体便经过预冻气体输送管19进入冻堆堆芯的冻芯内；与此同时，冻堆的阳极23和阴极25也与静电场源的对应电极相接通，蒸发腔抽吸管道上的器件包10内的抽吸泵和管路阀门41，也开始工作和打开，冻堆内，液面上部的蒸发腔38中多余的蒸发气体被泵41通过抽气管9抽出，再有具有夹层绝热功能的管道11输往指定的系统；回填蒸发系统也开始工作，冻堆内的种子原冻液经过回填输入管13分流后进入回填系统器件包14内，器件包14内的回填阀和压注泵43开始动作，将引流的种子原冻液压注到回填输送管16内；当计算机获得冻堆内的液面上升到既定高度的信息后，冻液抽吸管路上的器件包12内的冻液管阀和冻液泵42开始动作，将多出的冻液抽出冻堆，并由绝热管29输向冻液回收寄存罐(图中未画出)；在图中各器件包上或它处标的一、二为信息传输线接口，三、四为各种电器设备的自用电接口。

图3示出了组成冻堆堆芯的冻芯在水平方向的布局，以及堆芯与冻堆的罐体在水平方向的相互配合关系，冻堆外壳1和内壳2共同构成冻堆的绝热罐体，堆芯通过支架26安装在冻堆内腔的种子原冻液4之中，在冻芯3的正中的细管为冻液回填电极蒸发管6，液化触媒8填充在冻芯3内的触媒层空间，筒状的原子筛5的壁通过绝缘层7帖覆在冻芯3的内壁；冻芯3的口通过原子筛端口与各自相对应的原料气体输送支管28相接通，原料气体输送支管28与原料气体输送总管27相通，并且有原料气体输送总管27从冻堆引出，在原料气输送支管28的内部布设有冻液回填输送支管17，冻液回填支管17与冻液回填总管39相连通，在冻液回填输送总管39上搭接导线22，冻液回填输送总管39再通过冻液回填管路绝缘子20与上级管路相连通，工作时，预冻气体输送器件包18内的流量信息调控阀40打开，原料预冻气体便由输送管19进入到冻堆堆芯内，13为冻堆的冻液回填输入管，14为冻液回填输送管路上的器件包。

图4示出了组成冻堆的堆芯的冻芯在冻堆内的横向布局，以及堆芯与冻堆的横向位置关系，冻堆的外壳1和内壳2共同构成冻堆的绝热结构罐体，冻芯3按照最省空间的布局原则在冻堆内布设，种子原冻液4将堆芯淹没，冻芯3中心为电极蒸发管6，电极蒸发管的外围布设液化触媒8，液化触媒8的外围是原子筛5，原子筛5通过绝缘层7的隔离后覆设在冻芯3的内壁，29为冻堆的冻液抽吸口，液面上部空间为冻堆蒸发腔38，9为蒸发腔抽吸管，冻堆下部夹层中的16是冻堆的冻液回填输送管，冻堆最下面为冻堆的支脚15。

图5示出了冻芯的纵向精细结构，呈长圆柱筒状的冻芯3的管壁上具有密布的微通孔32，紧贴冻芯3的内管壁与原子筛5之间垫有一层通透性很好的绝缘层7，原子筛5的内壁至冻液回填电极蒸发管6之间有液化触媒8填充，正中间是冻液回填电极蒸发管6，冻液回填电极蒸发管6上也有一定数量的冻液蒸发微孔31，电极蒸发管的末端有底35，原子筛5的末端有底34，冻芯3的末端也有底33，在冻芯3的管口有原料气输送支管28与原子筛端口30实行精密无缝连接，其目的是只有使原料气体从支管28进入原子筛5的内腔，而不会从连接缝泄出进入到冻堆内腔。

图6示出了冻芯的横向精细结构，横截面呈正圆形的冻芯其内部的层次排列由外而内分别是：冻芯的管壁3、绝缘层7、原子筛5、液化触媒8、冻液回填电极蒸发管6，冻芯管壁3上有微通孔32、绝缘层7上也有微通孔36、电极蒸发管6上也有微通孔31。

冻堆在使用前必须进行严格的冲洗；对冻芯、冻堆内腔、各路管道，洗涤剂是该冻堆的原料气体，比如，如果是氢气液化冻堆就用高纯度氢气做清洗剂，如果是氧气液化冻堆就用高纯度氧气做清洗剂，经过多次反复洗涤确保冻堆各部位没有杂质，经检验合格后向冻堆内注入种子原冻液，种子原冻液注入后所有管路都可连接；到此，计算机37开始启动冻堆的工作程序，首先检测冻堆各部硬件是否正常，各种信息部件是否就位，执行部件是否灵敏，液化系统网络服务器是否识别应答；一切正常后计算机37启动输入阀门40，高压预冻气体进入冻堆堆芯，气体抽吸泵和阀门41一起工作，冻液回填器件包14内的仪器和执行器件43也开始工作，冻液抽吸器件包12内的仪器也开始对冻堆内液面进行监测，达到程序既定高度后，阀门打开，冻液抽吸泵42开始工作，当冻液面下降到程序的既定高度后，阀门关闭，冻液抽吸泵42停止工作；冻堆工作时计算机随时向冻堆的各个信息部件发出访问命令，随时收录冻堆各部位的测试数据，供计算机对冻堆做出实时判断和调整，使冻堆始终工作在高效、安全并且和原料上段工序保持在同步的友好环境中。

原料气体在进入冻堆之前，预处理是十分重要的；主要包括原料气体的纯度处理、预冻处理、和电中性处理。原料气体的纯度是液化的重要指标，尤其是像氢气这样的深冻液化的易爆气体，显得更加重要，如若纯度达不到标准，轻者管道堵塞，损坏设备，重者引起爆炸；当然，如果是紫外线光堆产生的氢气，一般来讲纯度十分可靠；对于冻堆来说预冻处理也是必不可少的工序，因为冻堆只是一个液化终端，其功能偏重液化，预冷冻的功能并不明显，尤其是像氢气这样的难液化的深冷气体，必须经过多级预冻处理方可进入冻堆；电中性处理也是一贯注意的问题，气体在管道中流动、压缩和失热难免产生静电，必须实时将其放电，恢复电中性，有利于设备和人身安全。

当然，为了将本发明冻堆较清楚的表达出来，在发明文和图中有一定的简化、省略并且放大了一些部件；比如在发明中将冻堆罐体设计成完整的夹层绝热结构，这种设计不利于冻堆的安装，更不利于冻堆的日后维护，为此在实际应用中，可将冻堆设计成组合型，在冻堆的合适部位设计出合口线，将其进行分体设计；但是分体设计又带来了绝热和冻液渗的问题，尤其是氢渗更是不好解决，针对此情况的出现，冻堆罐体的设计应该灵活掌握，以实际实用为准；同样，又可将整个冻堆安装在一个更大的罐内，实行冻堆的多真空绝热隔离；为了使绝热性能更好，又可将进、出冻堆的管道设计成复合一体型；为了使冻堆罐体具有很高的真空度和更高的强度，冻堆的堆体罐又可设计成球型；在发明中冻堆的堆芯数量画的比较少，在实际应用中组成冻堆的冻芯远不止图中的数量；为了增加冻芯的抗压强度，冻芯的径向尺寸也应做的较小；以上所述都属本发明的延伸保护范围。

Claims (9)

1.一种液化气体的冻堆，其特征在于：所述冻堆是由堆体、堆芯、种子原冻液、负压抽吸装置、冻液抽吸装置、冻液回填蒸发系统、冻堆的径向电场系统、冻堆的自动化信息控制系统共同构成；堆体是一个具有夹层绝热结构的罐体，堆体为冻堆提供了骨架和运行环境以及壳，在堆体的内部安装有具有使气体液化的主要部件——堆芯，堆芯是由N多细长桶状液化单元——冻芯堆叠组合而成，冻芯是一个多层同心套组结构的液化单元，气体的液化就在冻芯内进行，冻堆内装有一定量的种子原冻液，所有冻芯都浸没在种子原冻液之中，种子原冻液根据液化对象的不同而变化，由于冻堆在运行过程中，种子原冻液有一定量的蒸发，冻堆又特设计了一套负压抽吸装置，冻堆在运行过程中，不停的有液化产物进入到种子原冻液中，为了及时将液化产物导出，又给冻堆增加了一套冻液抽吸装置，冻液抽吸装置的吸取口穿过冻堆内外罐壁与冻堆内腔相通，冻堆内的产物积累到一定量时，抽吸装置就及时将其抽出并送入下道工序；为了使冻堆能够更高效的液化，冻堆又特别增加了冻液回填蒸发系统和冻堆的径向电场系统，冻堆回填蒸发系统是将冻堆内一定量的种子原冻液或产物冻液利用管道导回到每一个冻芯的中心部位，在冻堆内每一个冻芯中心的蒸发管壁与冻芯桶壁间还存在一个径向电场环境，冻堆的自动化信息控制系统是设立在当地冻堆的各个进、出管路上的压力、流量、温度、电性指标的信息采集以及对各管路上的电磁阀门、电磁开关进行操控的系统，它的信息处理核心是计算机，通过运行冻堆的管理程序进行有目的地管理；一个冻堆就是一个完整的液化单元，为了扩大液化能力，可以进行多冻堆的联合工作。

2.根据权利要求1所述的冻堆，其特征在于：所述冻堆的堆芯是一个多头管桶状的液化单元堆叠排列而成的堆结构体，整个堆芯安装在冻堆的内腔之中，构成堆芯的所有冻芯则通过堆芯支架加以固定，所述冻芯的一端有底，另一端为待液化的原料气体输入口，每一个输入口都与相应的原料气体输送支管相连接；原料气体从冻堆的入口管道进入，经过各路支管到达冻芯内，冻芯的管壁和管底都有微通孔，在冻芯内装有与液化有关的芯材。

3.根据权利要求1所述的冻堆，其特征在于：构成堆芯的冻芯内的液化芯材是一个多层同心套组的层状结构功能体；冻芯的中心是一个冻液回填电极蒸发管，它在冻芯内主要承担输送冻液并均匀蒸发冻液，同时还承担冻芯内的高电位电极的功能；冻液回填电极蒸发管的外围是一层液化触媒；液化触媒的外层是原子筛，原子筛的外层是带有微通孔的绝缘层，最外层是冻芯的管壁，在远离冻芯入口端有管底，冻芯的管壁和管底上有微通孔；在远离冻液回填电极蒸发管入口端也有管底，原子筛的末端也有底；原子筛的入口端口与原料气体输送支管实行精密密封连结，使原料气体只能到达原子筛内，不能从原子筛的端口的连接缝溢出。

4.根据权利要求1所述的冻堆，其特征在于：所述冻堆的堆芯全部浸没在冻堆腔内的种子原冻液中，在向冻堆内加注种子原冻液时留有一定的空间，这一空间就是冻堆的蒸发腔。

5.根据权利要求1所述的冻堆，其特征在于：所述冻堆具有一套负压抽吸装置，此装置的主要设备是一个超低温负压抽气机，抽气机的抽吸口通过夹层绝热管道与冻堆的蒸发腔相通，抽气机工作时，冻堆的蒸发腔产生负压，冻堆内的种子原冻液的液面蒸发加速，加深冻堆制冷。

6.根据权利要求1所述的冻堆，其特征在于：所述冻堆还有一套冻液抽吸装置，此装置的主要设备是一个超低温冻液抽吸泵，此泵的抽吸口通过夹层绝热管道与冻堆内腔冻液层相通。

7.根据权利要求1所述的冻堆，其特征在于：所述冻芯内还搭接有一套冻液回填蒸发系统，此冻液回填蒸发系统是利用冻液回填压注泵将冻液从冻堆内腔吸出，并通过冻液回填输送管道再经过分流管路将其注进冻堆的每一个冻芯的中心内，再由冻芯内的冻液回填电极蒸发管的管壁上的微通孔渗出或蒸发出去。

8.根据权利要求1所述的冻堆，其特征在于：所述冻堆的冻芯内还搭建了一个径向电场环境；此冻芯内的径向电场是将冻液回填蒸发管的上流总管处设置一个管路绝缘子，这样所有冻液回填电极蒸发管就与其它冻液回填输送管路以及冻堆壳体相绝缘隔离开，再将其管壁上搭接一条导线，并通过冻堆阳极引出；导线在穿越原料气体输送管道的管壁时也有管壁穿线绝缘子绝缘隔离；另外，冻堆的阳极也通过电极绝缘子与冻堆壁绝缘隔离，通过这些绝缘隔离措施后，冻液回填蒸发管、导线、阳极就是一个相对独立的导电通路；再由于冻堆内壳体、外壳体和冻芯都是导体且相连接，因此在冻堆外壳体上直接连接阴极电极，工作时，阴极电极接电场源的低电势位，阳极接电场源的高电势位；这样，冻堆内的冻芯的管壁与中心的冻液回填电极蒸发管共同形成冻芯径向电场环境。

9.根据权利要求1所述冻堆，其特征在于：所述冻堆的信息控制系统是由设置在各部位的数据采点感知器件和相关电路、电磁执行机构和相关电路以及负责信息处理的计算机组成；其中数据采点感知器件有：设立在原料气体输入器件包内的原料气体压力探测仪、原料气体流量探测仪、原料气体流速探测仪、原料气体温度探测仪，蒸发腔抽吸器件包内的蒸发腔气压探测仪、温度探测仪，冻液抽吸器件包内的冻液流量仪、冻液流速仪、腔内冻液液位感知仪，冻液回填器件包内的冻液输送流量仪、冻液输送流速仪；执行器件有：氢气输入器件包内的信息控制电磁流量阀门，蒸发腔抽吸器件包内的信息控制电磁阀门和信息调控的气体抽吸机，冻液抽吸器件包内的信息控制电磁阀门和信息调控的冻液抽吸机，冻液回填器件包内的信息控制的电磁阀门和信息调控的冻液输送泵；计算机为冻堆的信息处理中心，计算机通过运行冻堆的管路程序实现对冻堆的科学管理；在以上信息系统中，一、二接口为信息接口，三、四为自用电接口。