1．加氢站核心设备

加氢站三大核心设备为氢气压缩机、高压储氢罐、氢气加注机，其中压缩机成本占比最高，约占总成本的30％。加氢站通过外部供氢和站内制氢获得氢气后，经过调压干燥系统处理后转化为压力稳定的干燥气体，随后在氢气压缩机的输送下进入高压储氢罐储存，最后通过氢气加注机为燃料电池汽车进行加注。

（1）高压储氢装置

储氢罐很大程度上决定了加氢站的氢气供给能力。加氢站内的储氢罐通常采用低压（20－30 MPa）、中压（30－40 MPa）、高压（40－75 MPa）三级压力进行储存。有时氢气长管拖车也作为一级储气（10－20 MPa）设施，构成4级储气的方式。

与石油加氢反应器、煤加氢反应器等高压高温临氢容器和传统氢气瓶式容器相比，加氢站储氢罐具有以下4个基本特点：①高压常温且氢气纯度高，具有高压氢环境氢脆的危险；②压力波动频繁且范围大，具有低周疲劳破坏危险（商用站尤为如此）；③容积大，压缩能量多，氢气易燃易爆，失效危害严重；④面向公众，涉及公共安全。

目前加氢站储氢罐用的主要材料有为Cr－Mo钢、6061铝合金、316L等。对于Cr－Mo钢，我国常用材料为ASTM A519 4130X（相当于我国材料30CrMo）。国外在高压储氢装置方面技术领先，代表企业有美国CPI、美国AP等。国内浙江大学的科研团队攻克了轻质铝内胆纤维全缠绕高压储氢气容器制造技术，解决了超薄铝内胆成型、高抗疲劳性能的缠绕线形匹配等技术难题，但尚未实现成品批量生产。 

（2）氢气压缩设备

常用的氢气压缩设备为压缩机，压缩机是将氢源加压注入储气系统的核心装置，输出压力和气体封闭性能是其最重要的性能指标。目前加氢站使用的压缩机主要有隔膜式压缩、液驱压缩机和离子式压缩机三种。

隔膜式压缩机因无需润滑油润滑，从而能够获得满足燃料电池汽车纯度要求的高压氢气，并且隔膜式压缩机输出压力极限可超过100 MPa，足以满足加氢站70 MPa以上的压力要求，但隔膜式压缩机在压缩过程中需要采用空气冷却或液体冷却的方式进行降温。离子式压缩机能实现等温压缩，但因技术尚未成熟，没有大规模使用。

目前国际上主要的隔膜式压缩机的生产商有美国Hydro－PAC、PDC等。国产替代速度在加快，比如中鼎恒盛、北京天高、恒久机械等等。
液驱压缩机则以美国Haskel、德国麦格思维特等为代表。离子式压缩机能实现等温压缩，但因技术尚未成熟，没有大规模使用。

（3）氢气加注设备

加氢机是实现氢气加注服务的设备，加氢机上装有压力传感器、温度传感器、计量装置、取气优先控制装置、安全装置等等。

当燃料电池汽车需要加注氢气时，若加氢站是采用4级储气的方式，则加氢机首先从氢气长管拖车中取气；当氢气长管拖车中的氢气压力与车载储氢瓶的压力达到平衡时，转由低压储氢罐供气；依此类推，然后分别是从中压、高压储氢罐中取气；当高压储氢罐的压力无法将车载储氢瓶加注至设定压力时，则启动压缩机进行加注。加注完成后，压缩机按照高、中、低压的顺序为三级储氢罐补充氢气，以待下一次的加注。这样分级加注的方式有利于减少压缩机的功耗。

氢气加注设备与天然气加注设备原理相似，由于氢气的加注压力达到35MPa，远高于天然气25MPa的压力，因此对于加氢机的承压能力和安全性要求更高。根据加注对象的不同，加氢机设置不同规格的加氢枪。如安亭加氢站设置TK16和TK25两种规格的加氢枪，最大加注流量分别为2kg／min和5kg／min。加注一辆轿车约用3－5分钟，加注一辆公交车约需要10－15分钟。

国内35MPa的加氢机基本实现国产替代，但加氢枪、流量计等核心零部件还是依赖进口，国内厂商主要有舜华新能源、国富氢能、海德利森、液空厚普等。70MPa加氢机技术上没有问题，下一步的目标是改进产品工艺，把体积降下来，控制成本。

（4）站控系统

站控系统作为加氢站的神经中枢，站控系统控制着整个加氢站的所有工艺流程有条不紊的进行，站控系统功能是否完善对于保证加氢站的正常运行有着至关重要的作用。

图8．某加氢站站控系统流程示意图

我国示范性加氢站及燃料电池客车车载供氢系统尚处于35MPa 压力的技术水平。为与客车配套，现有加氢站采用了45 MPa隔膜式压缩机、45 MPa储氢罐和35 MPa氢气加注机等设备，压力标准提升还有待70MPa 燃料电池汽车的普及。

我国已建成加氢站的站控系统一般由加氢站承建方或是加氢机设备供应商来提供，目前主要是由舜华新能源、国富氢能、海德利森等提供。

2． 加氢站主流路线

目前加氢站的技术路线可分为三类：电解水制氢、天然气重整制氢和站外供氢技术。其中电解水制氢、天然气重整制氢为站内制氢技术。

（1）电解水制氢技术路线

电解水制氢的技术目前已经十分成熟，适合于小规模的制氢，并能在站内实现零排放，因而欧洲大多数加氢站都采用这种技术。

站内电解水制氢加氢站工艺流程：水在电解装置的阴阳两极分别产生氢气和氧气。氢气进入气水分离器进行干燥，干燥后在氢气纯化器中纯化。本流程中纯化的目的是除去氧气及杂质，以达到燃料电池汽车对氢气质量的要求（氢气体积分数＞99．999 9％）。纯化后的氢气通过缓冲罐后进入压缩机内被压缩，并先后输送至高压、中压、低压储氢罐中分级储存。需要对汽车进行加注服务时，加氢机可以先后从低压储氢罐、中压储氢罐、高压储氢罐中按顺序取气进行加注。

图9 站内电解水制氢加氢站工艺流程

（2）天然气重整制氢技术路线
脱硫后的天然气和水蒸气在高温、催化剂的条件下在重整装置中反应生成氢气、一氧化碳以及二氧化碳等。随后通过变压吸附装置（PSA）将氢气分离出来。分离出来的氢气进一步在氢气纯化器中纯化。本流程中纯化的目的是进一步除去一氧化碳、二氧化碳、甲烷等杂质，以达到燃料电池汽车对氢气质量的要求（氢气体积分数＞99．9999％）。

纯化后的氢气通过缓冲罐后进入压缩机内被压缩，并先后输送至高压、中压、低压储氢罐中分级储存。需要对汽车进行加注服务时，加氢机可以先后从低压储氢罐、中压储氢罐、高压储氢罐中按顺序取气进行加注。

图10．站内天然气重整制氢加氢站工艺流程

（3）外部供氢技术路线

氢气长管拖车将氢气运输至加氢站后，装有氢气的半挂车与牵引车分离并和卸气柱相连接。随后氢气进入压缩机内被压缩，并先后输送至高压、中压、低压储氢罐中分级储存。需要对汽车进行加注服务时，加氢机可以先后从氢气长管拖车、低压储氢罐、中压储氢罐、高压储氢罐中按顺序取气进行加注。

图11．氢气长管拖车供氢加氢站工艺流程

目前我国已建成的71座加氢站，只有山西大同加氢站是站内电解水制氢加氢站，上海驿蓝加氢站是全国首个管道输氢的加氢站，其他的加氢站均为外部供氢加氢站。