氫能源全產(chǎn)業(yè)鏈包括生產(chǎn)、儲存、運輸、應(yīng)用等幾方面，而決定氫能是否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵是安全可靠的儲氫技術(shù)。

氫氣儲運是連接氫氣生產(chǎn)端和需求端的關(guān)鍵橋梁，氫儲運技術(shù)的發(fā)展水平直接影響著整個行業(yè)的進步。

在氫能的廣泛應(yīng)用中，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色，尤其是在燃料電池汽車領(lǐng)域，其地位更是舉足輕重。

那么什么是高壓氣態(tài)儲氫？

高壓氣態(tài)儲氫有哪幾種類型？

高壓氣態(tài)儲氫發(fā)展到現(xiàn)在到了什么階段？

氫能匯（微信公眾號：h2-2005）下面為您詳細介紹一下。

高壓氣態(tài)儲氫定義與歷史

高壓氣態(tài)儲氫是指在高壓條件下壓縮氫氣，將壓縮后的高密度氫氣存儲于耐高壓容器中，從而實現(xiàn)氫氣的有效儲存和按需釋放。

在最初發(fā)展期，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)的歷史可以追溯到20世紀(jì)中葉。隨著對氫能研究的深入，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，通過高壓壓縮的方式，可以在常溫常壓下存儲氣態(tài)的氫氣。這種儲氫方法因其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快、溫度適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點，逐漸成為最常用、最成熟的儲氫技術(shù)。

技術(shù)成熟期在20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)得到了快速發(fā)展，并在燃料電池汽車上得到廣泛應(yīng)用。在這個時期，各國政府和企業(yè)加大對氫能領(lǐng)域的研發(fā)和支持力度，推動了高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)的進步和商業(yè)化應(yīng)用。

高壓氣態(tài)儲氫工作原理

高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)是一種高效的氫氣儲存與運輸方式，其工作原理在于通過壓縮機將氫氣壓縮至高壓狀態(tài)，以便安全地存儲在容器中。這一過程既可以直接進行高壓一次性壓縮，也可以采用分步壓縮策略，根據(jù)實際需求靈活調(diào)整。

在高壓氣態(tài)儲氫整個過程中，壓縮機占重要的位置，目前壓縮機可分為兩種，其結(jié)構(gòu)和工作原理具體如下：

1）壓縮機

隔膜式壓縮機是高壓氣態(tài)儲氫中常用的一種類型，它利用隔膜的往復(fù)運動來壓縮氣體。在氫氣壓縮過程中，壓縮機需具備高功率輸出和高效的冷卻系統(tǒng)。高功率確保了足夠的壓縮能力，而高效的冷卻系統(tǒng)則負(fù)責(zé)及時移除壓縮過程中產(chǎn)生的大量熱量，防止設(shè)備過熱及氫氣性質(zhì)的變化。對于分步壓縮策略，雖然初始壓力較低，但精確的控制和監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要，以確保整個壓縮過程的穩(wěn)定性和安全性。

液驅(qū)壓縮機是一種利用液壓油作為驅(qū)動介質(zhì)的壓縮機，其主要工作原理是通過液壓泵提供液壓油，將液體壓力轉(zhuǎn)化為機械能，從而驅(qū)動壓縮機內(nèi)部的活塞進行往復(fù)運動。這種壓縮機主要分為單級壓縮和雙級壓縮，其工作過程包括氣體的吸入和壓縮并排出。

2）設(shè)計與制造

先進的壓縮機設(shè)計采用高性能材料和精密制造工藝，以提高運行效率和可靠性。這些材料能夠承受高壓、高溫及氫氣特有的化學(xué)環(huán)境，確保壓縮機的長期穩(wěn)定運行。同時，冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化也是提升壓縮機性能的關(guān)鍵因素之一。

3）監(jiān)測與控制系統(tǒng)

在壓縮和增壓過程中，一系列傳感器和控制系統(tǒng)被用于實時監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，如壓力、溫度和流量。這些數(shù)據(jù)不僅為操作人員提供了系統(tǒng)的即時狀態(tài)反饋，還為實現(xiàn)壓縮過程的優(yōu)化和能源利用效率的提升提供了數(shù)據(jù)支持。通過智能控制算法，系統(tǒng)能自動調(diào)整壓縮機的工作狀態(tài)，以適應(yīng)不同的儲氫需求。

4）儲氫容器設(shè)計

儲氫容器作為氫氣的最終存儲單元，其設(shè)計需充分考慮高壓環(huán)境下的安全性、穩(wěn)定性和耐久性。容器通常采用高強度金屬材料或復(fù)合材料制成，這些材料具有優(yōu)異的承壓能力和良好的密封性能，能夠有效防止氫氣泄漏。此外，儲氫容器還需經(jīng)過嚴(yán)格的壓力測試和安全評估，以確保其在各種工況下的安全可靠。

高壓氣態(tài)儲氫裝備類型

高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)通常采用儲氫氣罐作為容器，高壓氣態(tài)儲氫的制備、運輸、加氫站儲存及車載等多個環(huán)節(jié)均需要使用儲氫瓶。目前，儲氫瓶可分為I～V型五種類型：

I型瓶（鋼或者鋁合金瓶，無纖維纏繞）；II型瓶（鋼瓶，部分包裹纏纖維）；III型瓶（鋁或鋁合金內(nèi)膽，纏纖維）;IV型瓶（復(fù)合塑料內(nèi)膽，纏纖維）;V型瓶（無內(nèi)膽纖維全纏繞瓶）

伴隨氫燃料電池和電動汽車的迅速發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化，Ⅳ型儲氫氣瓶因其質(zhì)量輕、耐疲勞等特點正成為全世界的研究熱點。

Ⅳ型儲氫瓶的結(jié)構(gòu)主要包括以下部分：

（1）內(nèi)膽：瓶壁最內(nèi)層與氫氣直接接觸的是阻氣層，厚度約為2~3mm，材料是PA6、PA612、PA11、HDPE等，起阻隔氫氣的作用。

（2）中間層：也稱耐壓層，是CFRP碳纖維增強復(fù)合材料，由碳纖維和環(huán)氧樹脂構(gòu)成，在保證耐壓等級的前提下，盡量減小該層厚度以提高儲氫效率。

（3）表層：表層是保護層，厚度約為2~3mm，材料是GFRP玻纖增強復(fù)合材料，由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂構(gòu)成。

儲氫瓶合格指標(biāo)

了解了高壓儲氫裝備的類型，對于高壓儲氫瓶的合格指標(biāo)，國家也有相關(guān)政策規(guī)定。2023年發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 42612-2023《車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》規(guī)定了高壓儲氫瓶的各項型式試驗的要求及合格指標(biāo)，該標(biāo)準(zhǔn)于2024年6月1日正式實施。

該標(biāo)準(zhǔn)明確了車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維纏繞氣瓶的設(shè)計、制造、測試、檢驗及儲運等全方位要求，為行業(yè)提供了詳盡技術(shù)規(guī)范，促進了儲氫瓶標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，對氫能技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要推動作用。

車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶試驗方法及合格指標(biāo)圖源：特嗨氫能檢測圖片

高壓氣態(tài)儲氫優(yōu)點

高壓氣態(tài)儲氫作為一種常見的儲氫方式，具有多方面的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使得它成為了燃料電池汽車和其它氫能應(yīng)用中的一個重要選項。以下是其主要的優(yōu)點：

1、 較高的儲氫密度盡管高壓氣態(tài)儲氫的質(zhì)量體積密度相比其他儲氫方法較小，但它可以通過提高壓力來增加單位體積的氫氣密度，從而提高儲氫效率。

2、較快的充放氫速度高壓氣態(tài)儲氫具有較快的充放氫速度，這意味著它可以快速地補充氫氣，這對于燃料電池汽車的日常使用非常有利。

3、 較低的能耗與液態(tài)儲氫相比，高壓氣態(tài)儲氫的能耗較低，因為它不需要將氫氣冷卻到極低的溫度，這在一定程度上降低了能源消耗和運行成本。

4、 較廣的溫度適應(yīng)性高壓氣態(tài)儲氫能夠在常溫下工作，甚至在零下幾十度的低溫環(huán)境下也能正常運行，這使得它在各種氣候條件下都能穩(wěn)定地發(fā)揮作用。

5、較少受工作環(huán)境影響與其他儲氫方式相比，高壓氣態(tài)儲氫受工作環(huán)境的影響較小，這使得它更適合在不同的應(yīng)用場景中使用。

高壓氣態(tài)儲氫仍存在的問題

高壓儲氫技術(shù)雖然具有一些優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中仍面臨一些主要問題：

1、儲氫效率問題：高壓儲氫的質(zhì)量體積密度相對較低，這意味著在相同體積下，氫氣的質(zhì)量較少，這限制了其在需要大量氫氣的應(yīng)用中的使用效率。

2、安全性問題：由于氫氣的爆炸極限較高，高壓儲氫系統(tǒng)需要嚴(yán)格的安全措施來防止氫氣泄漏和爆炸的風(fēng)險。此外，高壓環(huán)境可能導(dǎo)致儲氫容器的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即所謂的“氫脆”現(xiàn)象，這增加了系統(tǒng)的安全性風(fēng)險。

3、存儲密度和成本問題：為了提高氫氣的體積能量密度，通常需要降低壓力，但這會導(dǎo)致存儲密度的提升存在邊際遞減的趨勢，并且成本會大幅增大。例如，從35MPa的壓力升級到70MPa，存儲系統(tǒng)的容量雖然可以增加，但成本也會顯著增加。

4、技術(shù)和監(jiān)管要求：高壓儲氫技術(shù)對儲氫瓶的材料和制造工藝有較高要求，這增加了生產(chǎn)成本。此外，儲氫瓶需要定期進行自檢和第三方檢驗，以確保其安全性和可靠性，這增加了維護成本和復(fù)雜性。

高壓氣態(tài)儲氫應(yīng)用前景

高壓氣態(tài)儲氫作為一種高效的氫能儲運方式，其應(yīng)用場景主要集中在加氫站、氫能運氫車、氫燃料電池車以及應(yīng)急電源、備用電源和氫儲能等方面。

固定式儲氫罐：目前，固定式儲氫罐主要用于加氫站、制氫站。根據(jù)近期各省市出臺的氫能規(guī)劃政策，固定式儲氫罐市場需求較大，但競爭對手較少，市場前景廣闊。根據(jù)氫氣加注壓力，加氫站分為35MPa和70MPa兩類。我國絕大多數(shù)在用或在建的是35MPa加氫站。為了適應(yīng)燃料電池汽車供氫系統(tǒng)壓力逐漸從35MPa增加到70MPa的需求，加氫站的加注壓力提高到70MPa已到了十分緊迫的地步。隨著氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加氫站、制氫站的建設(shè)增多，儲罐需求也將增加，高壓、高容量的儲罐需求將逐步釋放。

車載儲氫氣瓶：在高壓儲氫技術(shù)中，目前最為成熟且成本較低的技術(shù)是鋼制氫瓶和鋼制壓力容器，但是鋼制氫氣瓶由于較高的重量，不適宜汽車用，因此車用高壓儲氫瓶的國際主流技術(shù)通過以鋁合金/燃料作為內(nèi)膽，外層則用碳纖維進行包覆（即所謂的Ⅲ型、Ⅳ型瓶），提升氫瓶的結(jié)構(gòu)強度并盡可能減輕整體質(zhì)量。國內(nèi)車載儲氫氣瓶的企業(yè)較多，特別是Ⅲ型。隨著氫燃料車的發(fā)展，車載儲氫瓶是競爭最大的領(lǐng)域。

管束集裝箱：現(xiàn)階段，我國普遍采用20MPa氣態(tài)高壓儲氫與管束集裝箱運輸?shù)姆绞健Ｔ诩託湔救招枨罅?00kg以下，運輸距離在200公里以內(nèi)經(jīng)濟性較高。

高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的核心環(huán)節(jié)，其應(yīng)用領(lǐng)域正不斷拓展，不僅應(yīng)用于氫能源汽車領(lǐng)域，還將逐漸拓展到電力、工業(yè)等領(lǐng)域，以滿足日益多樣化的能源需求。

高壓氣態(tài)儲氫相關(guān)企業(yè)

高壓氣態(tài)儲氫應(yīng)用廣泛，在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，儲運環(huán)節(jié)的成本占據(jù)了相當(dāng)大的比重，氫氣儲運成本的高低直接影響到氫能應(yīng)用的經(jīng)濟性和普及度。因此，降低氫氣儲運成本成為了行業(yè)內(nèi)的共識和努力方向。目前國內(nèi)已有很多企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化布局和政策支持等措施，降低氫氣的儲運成本，具體如下：

中集氫能

中集氫能科技有限公司是中集安瑞科旗下專門承接國內(nèi)外氫能業(yè)務(wù)的發(fā)展平臺，戰(zhàn)略聚焦交通、氫電、氫氣三大領(lǐng)域。致力于成為氫能領(lǐng)域行業(yè)領(lǐng)先的科技型企業(yè)，推動能源革命，創(chuàng)造綠色清潔的世界。

年10月，中集氫能發(fā)布了最新研發(fā)的國內(nèi)首個 450L Ⅲ型超大容積車載儲氫瓶，作為國內(nèi)首個450L Ⅲ型超大容積車載儲氫瓶，該產(chǎn)品采用先進的高強度纖維復(fù)合材料及領(lǐng)先的纏繞工藝制造，具有輕量化、高強度、耐腐蝕等優(yōu)點，能夠大幅提升氫燃料電池汽車的續(xù)航里程和運輸效率。

蘭石重裝

蘭石重裝由蘭石集團控股，公司在氫能源領(lǐng)域主要產(chǎn)品為加氫反應(yīng)器等用氫裝備、煤氣化制氫裝備、儲氫用球罐設(shè)備等，致力于研發(fā)超高壓儲氫裝備（45Mpa/75Mpa）、高壓氣固組合儲氫容器、POX造氣制氫裝置廢熱鍋爐等。

去年，蘭石重裝自主研制的98兆帕、50兆帕高壓氣態(tài)儲氫容器已成功商用，具備高、中、低壓各類氣態(tài)儲氫容器及中、低壓氣態(tài)儲氫球罐研發(fā)和制造能力。

中材科技

中材科技是國內(nèi)較早布局儲氫瓶業(yè)務(wù)的公司，從2008年就開始從事高壓儲氫氣瓶設(shè)計，中材科技率先研發(fā)完成國內(nèi)最大容積320L燃料電池氫氣瓶，并投入市場形成銷量；開發(fā)取證燃料電池車用及無人機用35MPa氫氣瓶20余種規(guī)格；成功掌握70MPa鋁內(nèi)膽碳纖維復(fù)合氫氣瓶關(guān)鍵技術(shù)；啟動投資氫氣瓶生產(chǎn)線技改項目及站用儲氫容器生產(chǎn)線項目。中材科技（蘇州）擁有成都、蘇州、九江三個生產(chǎn)基地。

中材科技（蘇州）有限公司以提升新質(zhì)生產(chǎn)力為出發(fā)點，緊密圍繞氣瓶產(chǎn)業(yè)賽道，從工藝創(chuàng)新、材料升級、技術(shù)突破三個方面入手，不斷引領(lǐng)創(chuàng)新步伐，實現(xiàn)新領(lǐng)域產(chǎn)品技術(shù)不斷攻關(guān)突破。2024年11月，蘇州有限全新研發(fā)的70MPa容積210L-IV型儲氫氣瓶產(chǎn)品搭載知名車企新款重卡車型，成功上路試跑，為氫能重卡市場交出更高效、更安全、更經(jīng)濟的儲能方案。

國富氫能

江蘇國富氫能技術(shù)裝備股份有限公司（以下簡稱“國富氫能”）成立于2016年6月。國富氫能研發(fā)及制造全產(chǎn)業(yè)鏈的氫能核心設(shè)備，用于氫能的“制、儲、運、加、用”，致力于成為全球氫能核心裝備供應(yīng)鏈的中心。

目前，國富氫能已有500～1500L大容積車載液氫氣瓶系列產(chǎn)品，產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于綠色交通領(lǐng)域，曾為國內(nèi)首臺大功率氫能源調(diào)車機車“氫龍一號”提供國內(nèi)最大儲氫能力的供氫系統(tǒng)，在確保國內(nèi)市場領(lǐng)先的同時，國富氫能正在中東、東南亞等多個國家和地區(qū)進行產(chǎn)業(yè)布局。

未勢能源

未勢能源公司成立于2019年，主要從事氫能與燃料電池產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，是長城汽車在氫能源板塊的重要主體。公司主要產(chǎn)品涵蓋燃料電池發(fā)動機、35MPa/70MPa車載氫系統(tǒng)、瓶閥及減壓閥等，已實現(xiàn)全氫能產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)布局，并聯(lián)合產(chǎn)業(yè)內(nèi)優(yōu)質(zhì)伙伴企業(yè)，賦能上下游，共同打造商業(yè)化場景應(yīng)用，構(gòu)建“制—儲—運—加—應(yīng)用”一體化產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。

2023年初，未勢能源自主研發(fā)的第二代70MPa-57L Ⅳ型儲氫瓶取得突破性進展，質(zhì)量儲氫密度達到6.1wt%，超過美國能源部（DOE）設(shè)定的2025年質(zhì)量儲氫密度目標(biāo)值5.5wt%，且優(yōu)于當(dāng)前國際市場主流品牌同類產(chǎn)品指標(biāo)，達到世界領(lǐng)先水平，主要適用于氫燃料電池乘用車型車載儲氫系統(tǒng)。

天海工業(yè)

天海工業(yè)是北京京城機電股份有限公司所屬的主要骨干企業(yè)，成立于1992年，擁有無縫氣瓶、纏繞氣瓶、車用LNG氣瓶、CNG氣瓶、儲氫氣瓶、低溫貯罐、加氣站等多方位的氣體儲運裝備技術(shù)能力。

近日，北京京城機電控股有限責(zé)任公司所屬天海工業(yè)自主研發(fā)的車載液氫瓶在北京航天試驗技術(shù)研究所順利通過了液氫介質(zhì)下的低溫性能測試及安全性試驗。這是國內(nèi)首次進行的全套液氫介質(zhì)試驗，試驗的圓滿成功有力驗證了車載液氫瓶的設(shè)計、試驗方案及試驗裝置的可靠性，為液氫儲存系統(tǒng)的安全性能及低溫性能評估積累了真實有效的數(shù)據(jù)。

豐辰氫能

豐辰氫能（廣州）科技有限公司成立于2017年3月，公司主要專注于引進全球最先進的氫能領(lǐng)域技術(shù)并服務(wù)于中國快速成長的氫能市場。豐辰氫能是美國STEELHEADCOMPOSITES公司在中國的唯一合作伙伴，雙方將組建合資公司開拓中國市場。美國STEELHEADCOMPOSITES是全球少數(shù)掌握四型儲氫瓶核心技術(shù)的公司，其在產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)工藝方面有大量的知識產(chǎn)權(quán)。

奧揚科技

山東奧揚新能源科技股份有限公司成立于2011年6月。公司研發(fā)中心位于浙江杭州，產(chǎn)業(yè)基地設(shè)在山東省諸城市，作為國家高新技術(shù)企業(yè)，公司聚焦新能源裝備制造領(lǐng)域，圍繞天然氣跟氫氣兩條能源主線，主營汽車供氣裝備系統(tǒng)、能源儲運裝備系統(tǒng)、制氫加氫集成裝備系統(tǒng)。

奧揚科技在2017年布局氫能，完成55-385L 多種規(guī)格III型氫氣瓶開發(fā)，調(diào)研IV型瓶產(chǎn)業(yè)布局；2018年通過海外E-Mark認(rèn)證，開始布局IV型儲氫瓶的研發(fā)；2019年取得1350L系列大容積氣瓶國家生產(chǎn)資質(zhì)，取得纖維纏繞氣瓶（B3）壓力容器制造許可，氫燃料電池項目入選省重點，通過海外ASME認(rèn)證；2014年開始布局高壓Ⅳ型瓶儲氫瓶自動化生產(chǎn)線項目。

海控復(fù)材

海控復(fù)合材料科技有限公司成立于2017年12月，公司歷時六年研發(fā)“非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞復(fù)合材料特種壓力容器”，成功完成復(fù)合材料氣瓶密封及結(jié)構(gòu)設(shè)計體系化研究，完成了復(fù)合材料氣瓶工藝技術(shù)制備，研制了全套復(fù)合材料氣瓶智能制造生產(chǎn)線，以及全套復(fù)合材料壓力容器試驗檢測裝備，在復(fù)合材料裝備制造領(lǐng)域成為全球有能力提供全套Ⅳ型氣瓶自動化生產(chǎn)線的三家企業(yè)之一。

亞普股份

亞普汽車部件股份有限公司專注于汽車儲能系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)、制造、銷售和服務(wù)，主要產(chǎn)品為傳統(tǒng)汽車燃油系統(tǒng)、尿素存儲供給系統(tǒng)、混合動力汽車（含插電式）高壓燃油系統(tǒng)以及純電動汽車用的電池包殼體（復(fù)合材料）、氫燃料供給系統(tǒng)、極寒加溫系統(tǒng)和風(fēng)道等，可以滿足傳統(tǒng)和新能源汽車產(chǎn)品的多元化需求。

年公司大力投入到車載氫系統(tǒng)及其零部件的研發(fā)工作中，與國內(nèi)知名高校及氫能頭部企業(yè)開展廣泛合作。公司自主研發(fā)的35MPa車載氫系統(tǒng)已在成渝地區(qū)示范運營；70MPa車載氫系統(tǒng)已取得某主機廠批量訂單。公司已完成車載氫系統(tǒng)實驗中心的建設(shè)工作，正在搭建國內(nèi)首條氫系統(tǒng)自動化生產(chǎn)線。

素材來源：各企業(yè)官網(wǎng) 艾邦綜合網(wǎng)等