加氫站三大核心設(shè)備未突破
加氫站系統(tǒng)依據(jù)不同的功能，可分為制氫系統(tǒng)（自制氫）或輸送系統(tǒng)（外供氫）、調(diào)壓干燥系統(tǒng)、氫氣壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)氣系統(tǒng)、售氣加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)六個(gè)主要子系統(tǒng)。氫氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氫罐、氫氣加注機(jī)是加氫站系統(tǒng)的三大核心裝備。加氫站通過(guò)外部供氫和站內(nèi)制氫獲得氫氣后，經(jīng)過(guò)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(jī)的輸送下進(jìn)入高壓儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存，最后通過(guò)氫氣加注機(jī)為燃料電池汽車(chē)進(jìn)行加注。
1）氫氣壓縮機(jī)
將氫源加壓注入儲(chǔ)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)。全球范圍內(nèi)來(lái)看，各種類(lèi)型的壓縮機(jī)都有使用。隔膜式壓縮機(jī)輸出壓力極限可超過(guò)100MPa，密封性能非常好，因此是加氫站氫氣壓縮系統(tǒng)的最佳選擇。但隔膜式氫氣壓縮機(jī)需采用極薄的金屬液壓驅(qū)動(dòng)膜片將壓縮氣體與液油完全分離，液油壓縮結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)也較為復(fù)雜，技術(shù)難度遠(yuǎn)高于常規(guī)壓縮機(jī)。
2）高壓儲(chǔ)氫罐
加氫站儲(chǔ)氣系統(tǒng)的儲(chǔ)氫容器，儲(chǔ)氣壓力是其主要技術(shù)指標(biāo)。氫氣與傳統(tǒng)工業(yè)氣瓶的鋼質(zhì)內(nèi)膽易發(fā)生氫脆反應(yīng)，誘發(fā)容器壁裂紋生長(zhǎng)，所以目前加氫站高壓儲(chǔ)氫罐主要采用碳纖維復(fù)合材料或纖維全纏繞鋁合金制成的新型輕質(zhì)耐壓內(nèi)膽,外加可吸收沖擊的堅(jiān)固殼體，容器壁復(fù)合材料復(fù)雜的制備和成型工藝是儲(chǔ)氫罐制造的主要技術(shù)壁壘。
3）氫氣加注機(jī)
為燃料電池汽車(chē)加注氫燃料的核心設(shè)備，加注壓力是其主要參數(shù)。氫氣加注機(jī)的加注壓力高于20MPa標(biāo)準(zhǔn)的天然氣加注設(shè)備，但其主要結(jié)構(gòu)和工作原理與天然氣加注機(jī)并無(wú)較大區(qū)別，相較于氫氣壓縮機(jī)和高壓儲(chǔ)氫罐而言技術(shù)難度較小，未來(lái)的發(fā)展方向在于加注系統(tǒng)智能化和安全性的提高。
歐美日加氫站普遍采用與汽車(chē)配套的70MPa壓力標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備量產(chǎn)。日本從制度上鼓勵(lì)車(chē)載氫瓶單次充氣壓力的安全上限值從70MPa提高到88MPa，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)。從具體設(shè)備來(lái)看，氫氣壓縮機(jī)：美國(guó)PDC等公司已掌握具有三層金屬隔膜結(jié)構(gòu)的氫氣壓縮機(jī)制造技術(shù)，輸出壓力上限超過(guò)85MPa；高壓儲(chǔ)氫罐：美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)均可自主生產(chǎn)耐壓超過(guò)70MPa的碳纖維復(fù)合材料和鋁合金內(nèi)膽等材料制成的高壓儲(chǔ)氫容器；氫氣加注機(jī)：德國(guó)林德、美國(guó)空氣化工等企業(yè)生產(chǎn)70MPa氫氣加注機(jī)安全性與智能化較高，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
我國(guó)示范性加氫站和燃料電池客車(chē)車(chē)載供氫系統(tǒng)尚處于35MPa壓力的技術(shù)水平，核心設(shè)備主要依賴(lài)進(jìn)口。為與客車(chē)配套，現(xiàn)有加氫站采用了45MPa隔膜式壓縮機(jī)、45MPa儲(chǔ)氫罐和35MPa氫氣加注機(jī)等設(shè)備，壓力標(biāo)準(zhǔn)提升還有待未來(lái)70MPa燃料電池汽車(chē)的普及。加氫站核心設(shè)備研制處于起步階段。氫氣壓縮機(jī)方面，我國(guó)現(xiàn)有壓縮機(jī)制造商僅能生產(chǎn)用于石油、化工領(lǐng)域的工業(yè)氫氣壓縮機(jī)，輸出壓力均在30MPa以下，無(wú)法滿(mǎn)足加氫站技術(shù)要求，中船重工718所通過(guò)與美國(guó)PDC公司技術(shù)合作可組裝配套加氫站的高壓氫氣壓縮機(jī)，但核心部件均需美方提供，距離國(guó)產(chǎn)化還有較遠(yuǎn)距離；高壓儲(chǔ)氫罐方面，我國(guó)浙江大學(xué)攻克了輕質(zhì)鋁內(nèi)膽纖維全纏繞高壓儲(chǔ)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(xiàn)形匹配等技術(shù)難題，但尚未實(shí)現(xiàn)成品量產(chǎn)；氫氣加注機(jī)方面，天然氣設(shè)備制造商厚普股份已成功研發(fā)氫氣加注裝置，并已進(jìn)入產(chǎn)品測(cè)試階段，氫氣加注設(shè)備是目前最有可能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的核心設(shè)備。
