氦气因其独特性能被广泛应用于航空航天、潜艇、尖端科研、高端制造、医疗交通、稀有气体等领域，是国防军工和高科技产业发展不可或缺的战略性物资。氦气的标准沸点为-269℃，是最难液化的气体。液氦到超流氦温区大型低温制冷系统，是指制冷温度在2K-4.5K温区范围、制冷量为几百乃至万瓦以上，集流程优化与控制技术、高速气体轴承透平膨胀机技术、氦压缩机及高效滤油技术、（冷）压缩机技术、低温负压换热技术、复杂低温系统集成调控技术为一体的大型低温制冷系统。
近年来，我国已运行和在建的大科学装置日益增多，迫切需求稳定、高效的大型低温制冷系统。中科富海以中科院理化所两代院士四代人历经数十年形成的大型低温工程技术成果为核心，致力于开发2～20K温区大型低温制冷装备。自2016年成立以来，中科富海在国内首次成功集成系列化40L/h~300/h氦液化装置产品，以及4.5K千瓦级氦制冷机系列化产品，并已成功实现工程应用，彻底打破了长期以来大型低温技术与装备的国际垄断和技术封锁，填补了国内相关领域的空白，解决了国家大型低温工程装备 “卡脖子”问题，保障国家在氦资源安全、航空航天、大科学工程等领域的重大战略需求。
当温度低到－271℃时，液氦就会变成超流氦。此时，流阻变为零，而且还会出现杯子内的液氦能够沿着杯子壁流到杯子外面等奇特现象。2021年4月，中科院理化所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定，其技术指标实现2500W@4.5K和500W@2K，标志着我国具备了研制液氦温度（－269℃）千瓦级和超流氦温度（－271℃）百瓦级大型低温制冷装备的能力，打破了发达国家的技术垄断。项目成果鉴定专家组认定该项目整体技术达到国际先进水平，其中高稳定性离心式冷压缩机技术和兆瓦级氦气喷油式螺杆压缩机技术达到国际领先水平。在此基础上，以技术指标达到国际先进水平为目标，中科富海开发更大规模的千瓦级低温装备，为中国低温产业发展提供重要支撑。
中科富海系列化大型氦制冷机/液化器应用案例
中科富海已实现多套大型低温氦制冷装备工程应用：早在2019年运抵韩国的我国首套200W@4.5K氦制冷机调试成功，应用于韩国国家核聚变研究所大科学装置KSTAR-NBI（中性束注入器）低温冷凝泵系统；2020年11月国产400W@4.5K氦制冷机通过验收，应用于北京直线超导加速器核物理装置，助力实现重离子辐照条件建设及关键技术研究；2022年1月500W@4.5K氦制冷机调试成功，为中国环流器二号M装置（HL-2M）托卡马克装置低温系统提供全面支撑。自中科富海国产首座BOG提氦工厂成功示范运营以来，其氦液化装置已连续稳定运行15700小时；相继提供多套核心关键提氦装置与成套液化设备，助力全国最大内蒙古万瑞天然气BOG提氦项目顺利投产。
2022年5月，中科富海为南方光源研究测试平台提供的850W@4.5K氦制冷机通过用户验收。该设备在制冷模式下，实测制冷量达到875W@4.5K冷量；在液化模式下，实测氦液化率达到325L/h；整套系统单位能耗(1/COP)小于380W/W。同时该装置还进行了制冷与液化混合模式的运行考核，制冷量在300W@4.5K的同时，液化率达到250L/h较高水平。中科富海开发的成套氦制冷设备，为实现超导腔在2K温区的垂直测试和水平测试提供了有力的技术保障。同期，中科富海集成研制的另一套1000W@4.5K氦制冷装置日前通过验收出厂，实测结果制冷量达到1110W冷量；在液化模式下，实测氦液化率达到331 L/h。该套国产化氦制冷装置的各项性能技术指标均优于设计值，未来将应用于液化天然气BOG提氦与液氦联产项目，为解决未来国家战略氦资源提供重要支撑。此外，基于多年来大型氦制冷装备技术基础，中科富海致力开发1.5TPD-10TPD系列化大型氢液化装置与液氢工厂建设，助力我国氢能产业领域蓬勃发展。
中科富海国产千瓦级氦制冷机/液化器已成功应用于航空航天、氢能源、大科学装置、氦资源开发等领域。未来，为满足量子科技发展和应用，中科院理化所与中科富海将共同携手开展万瓦级制冷机和液化器技术攻关和装备研制，布局mK级大冷量制冷机的研究。中科富海将始终坚持“让国家的低温环境保障、战略资源、绿色能源和工业气体自主可控”等方面创造价值，提供自主可控、绿色高效、安全可靠的低温装备和气体产品，为国家战略资源应用和碳中和提效降本做出贡献。