1．加氫站核心設(shè)備

加氫站三大核心設(shè)備為氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機，其中壓縮機成本占比最高，約占總成本的30％。加氫站通過外部供氫和站內(nèi)制氫獲得氫氣后，經(jīng)過調(diào)壓干燥系統(tǒng)處理后轉(zhuǎn)化為壓力穩(wěn)定的干燥氣體，隨后在氫氣壓縮機的輸送下進入高壓儲氫罐儲存，最后通過氫氣加注機為燃料電池汽車進行加注。

（1）高壓儲氫裝置

儲氫罐很大程度上決定了加氫站的氫氣供給能力。加氫站內(nèi)的儲氫罐通常采用低壓（20－30 MPa）、中壓（30－40 MPa）、高壓（40－75 MPa）三級壓力進行儲存。有時氫氣長管拖車也作為一級儲氣（10－20 MPa）設(shè)施，構(gòu)成4級儲氣的方式。

與石油加氫反應(yīng)器、煤加氫反應(yīng)器等高壓高溫臨氫容器和傳統(tǒng)氫氣瓶式容器相比，加氫站儲氫罐具有以下4個基本特點：①高壓常溫且氫氣純度高，具有高壓氫環(huán)境氫脆的危險；②壓力波動頻繁且范圍大，具有低周疲勞破壞危險（商用站尤為如此）；③容積大，壓縮能量多，氫氣易燃易爆，失效危害嚴重；④面向公眾，涉及公共安全。

目前加氫站儲氫罐用的主要材料有為Cr－Mo鋼、6061鋁合金、316L等。對于Cr－Mo鋼，我國常用材料為ASTM A519 4130X（相當(dāng)于我國材料30CrMo）。國外在高壓儲氫裝置方面技術(shù)領(lǐng)先，代表企業(yè)有美國CPI、美國AP等。國內(nèi)浙江大學(xué)的科研團隊攻克了輕質(zhì)鋁內(nèi)膽纖維全纏繞高壓儲氫氣容器制造技術(shù)，解決了超薄鋁內(nèi)膽成型、高抗疲勞性能的纏繞線形匹配等技術(shù)難題，但尚未實現(xiàn)成品批量生產(chǎn)。 

（2）氫氣壓縮設(shè)備

常用的氫氣壓縮設(shè)備為壓縮機，壓縮機是將氫源加壓注入儲氣系統(tǒng)的核心裝置，輸出壓力和氣體封閉性能是其最重要的性能指標(biāo)。目前加氫站使用的壓縮機主要有隔膜式壓縮、液驅(qū)壓縮機和離子式壓縮機三種。

隔膜式壓縮機因無需潤滑油潤滑，從而能夠獲得滿足燃料電池汽車純度要求的高壓氫氣，并且隔膜式壓縮機輸出壓力極限可超過100 MPa，足以滿足加氫站70 MPa以上的壓力要求，但隔膜式壓縮機在壓縮過程中需要采用空氣冷卻或液體冷卻的方式進行降溫。離子式壓縮機能實現(xiàn)等溫壓縮，但因技術(shù)尚未成熟，沒有大規(guī)模使用。

目前國際上主要的隔膜式壓縮機的生產(chǎn)商有美國Hydro－PAC、PDC等。國產(chǎn)替代速度在加快，比如中鼎恒盛、北京天高、恒久機械等等。
液驅(qū)壓縮機則以美國Haskel、德國麥格思維特等為代表。離子式壓縮機能實現(xiàn)等溫壓縮，但因技術(shù)尚未成熟，沒有大規(guī)模使用。

（3）氫氣加注設(shè)備

加氫機是實現(xiàn)氫氣加注服務(wù)的設(shè)備，加氫機上裝有壓力傳感器、溫度傳感器、計量裝置、取氣優(yōu)先控制裝置、安全裝置等等。

當(dāng)燃料電池汽車需要加注氫氣時，若加氫站是采用4級儲氣的方式，則加氫機首先從氫氣長管拖車中取氣；當(dāng)氫氣長管拖車中的氫氣壓力與車載儲氫瓶的壓力達到平衡時，轉(zhuǎn)由低壓儲氫罐供氣；依此類推，然后分別是從中壓、高壓儲氫罐中取氣；當(dāng)高壓儲氫罐的壓力無法將車載儲氫瓶加注至設(shè)定壓力時，則啟動壓縮機進行加注。加注完成后，壓縮機按照高、中、低壓的順序為三級儲氫罐補充氫氣，以待下一次的加注。這樣分級加注的方式有利于減少壓縮機的功耗。

氫氣加注設(shè)備與天然氣加注設(shè)備原理相似，由于氫氣的加注壓力達到35MPa，遠高于天然氣25MPa的壓力，因此對于加氫機的承壓能力和安全性要求更高。根據(jù)加注對象的不同，加氫機設(shè)置不同規(guī)格的加氫槍。如安亭加氫站設(shè)置TK16和TK25兩種規(guī)格的加氫槍，最大加注流量分別為2kg／min和5kg／min。加注一輛轎車約用3－5分鐘，加注一輛公交車約需要10－15分鐘。

國內(nèi)35MPa的加氫機基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代，但加氫槍、流量計等核心零部件還是依賴進口，國內(nèi)廠商主要有舜華新能源、國富氫能、海德利森、液空厚普等。70MPa加氫機技術(shù)上沒有問題，下一步的目標(biāo)是改進產(chǎn)品工藝，把體積降下來，控制成本。

（4）站控系統(tǒng)

站控系統(tǒng)作為加氫站的神經(jīng)中樞，站控系統(tǒng)控制著整個加氫站的所有工藝流程有條不紊的進行，站控系統(tǒng)功能是否完善對于保證加氫站的正常運行有著至關(guān)重要的作用。

圖8．某加氫站站控系統(tǒng)流程示意圖

我國示范性加氫站及燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)尚處于35MPa 壓力的技術(shù)水平。為與客車配套，現(xiàn)有加氫站采用了45 MPa隔膜式壓縮機、45 MPa儲氫罐和35 MPa氫氣加注機等設(shè)備，壓力標(biāo)準提升還有待70MPa 燃料電池汽車的普及。

我國已建成加氫站的站控系統(tǒng)一般由加氫站承建方或是加氫機設(shè)備供應(yīng)商來提供，目前主要是由舜華新能源、國富氫能、海德利森等提供。

2． 加氫站主流路線

目前加氫站的技術(shù)路線可分為三類：電解水制氫、天然氣重整制氫和站外供氫技術(shù)。其中電解水制氫、天然氣重整制氫為站內(nèi)制氫技術(shù)。

（1）電解水制氫技術(shù)路線

電解水制氫的技術(shù)目前已經(jīng)十分成熟，適合于小規(guī)模的制氫，并能在站內(nèi)實現(xiàn)零排放，因而歐洲大多數(shù)加氫站都采用這種技術(shù)。

站內(nèi)電解水制氫加氫站工藝流程：水在電解裝置的陰陽兩極分別產(chǎn)生氫氣和氧氣。氫氣進入氣水分離器進行干燥，干燥后在氫氣純化器中純化。本流程中純化的目的是除去氧氣及雜質(zhì)，以達到燃料電池汽車對氫氣質(zhì)量的要求（氫氣體積分數(shù)＞99．999 9％）。純化后的氫氣通過緩沖罐后進入壓縮機內(nèi)被壓縮，并先后輸送至高壓、中壓、低壓儲氫罐中分級儲存。需要對汽車進行加注服務(wù)時，加氫機可以先后從低壓儲氫罐、中壓儲氫罐、高壓儲氫罐中按順序取氣進行加注。

圖9 站內(nèi)電解水制氫加氫站工藝流程

（2）天然氣重整制氫技術(shù)路線
脫硫后的天然氣和水蒸氣在高溫、催化劑的條件下在重整裝置中反應(yīng)生成氫氣、一氧化碳以及二氧化碳等。隨后通過變壓吸附裝置（PSA）將氫氣分離出來。分離出來的氫氣進一步在氫氣純化器中純化。本流程中純化的目的是進一步除去一氧化碳、二氧化碳、甲烷等雜質(zhì)，以達到燃料電池汽車對氫氣質(zhì)量的要求（氫氣體積分數(shù)＞99．9999％）。

純化后的氫氣通過緩沖罐后進入壓縮機內(nèi)被壓縮，并先后輸送至高壓、中壓、低壓儲氫罐中分級儲存。需要對汽車進行加注服務(wù)時，加氫機可以先后從低壓儲氫罐、中壓儲氫罐、高壓儲氫罐中按順序取氣進行加注。

圖10．站內(nèi)天然氣重整制氫加氫站工藝流程

（3）外部供氫技術(shù)路線

氫氣長管拖車將氫氣運輸至加氫站后，裝有氫氣的半掛車與牽引車分離并和卸氣柱相連接。隨后氫氣進入壓縮機內(nèi)被壓縮，并先后輸送至高壓、中壓、低壓儲氫罐中分級儲存。需要對汽車進行加注服務(wù)時，加氫機可以先后從氫氣長管拖車、低壓儲氫罐、中壓儲氫罐、高壓儲氫罐中按順序取氣進行加注。

圖11．氫氣長管拖車供氫加氫站工藝流程

目前我國已建成的71座加氫站，只有山西大同加氫站是站內(nèi)電解水制氫加氫站，上海驛藍加氫站是全國首個管道輸氫的加氫站，其他的加氫站均為外部供氫加氫站。