氫能源全產業鏈包括生產、儲存、運輸、應用等幾方面，而決定氫能是否廣泛應用的關鍵是安全可靠的儲氫技術。

氫氣儲運是連接氫氣生產端和需求端的關鍵橋梁，氫儲運技術的發展水平直接影響著整個行業的進步。

在氫能的廣泛應用中，高壓氣態儲氫技術扮演著至關重要的角色，尤其是在燃料電池汽車領域，其地位更是舉足輕重。

那么什么是高壓氣態儲氫？

高壓氣態儲氫有哪幾種類型？

高壓氣態儲氫發展到現在到了什么階段？

氫能匯（微信公眾號：h2-2005）下面為您詳細介紹一下。

高壓氣態儲氫定義與歷史

高壓氣態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，從而實現氫氣的有效儲存和按需釋放。

在最初發展期，高壓氣態儲氫技術的歷史可以追溯到20世紀中葉。隨著對氫能研究的深入，科學家們發現，通過高壓壓縮的方式，可以在常溫常壓下存儲氣態的氫氣。這種儲氫方法因其設備結構簡單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快、溫度適應范圍廣等優點，逐漸成為最常用、最成熟的儲氫技術。

技術成熟期在20世紀末至21世紀初，高壓氣態儲氫技術得到了快速發展，并在燃料電池汽車上得到廣泛應用。在這個時期，各國政府和企業加大對氫能領域的研發和支持力度，推動了高壓氣態儲氫技術的進步和商業化應用。

高壓氣態儲氫工作原理

高壓氣態儲氫技術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，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，根據實際需求靈活調整。

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

1）壓縮機

隔膜式壓縮機是高壓氣態儲氫中常用的一種類型，它利用隔膜的往復運動來壓縮氣體。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。高功率確保了足夠的壓縮能力，而高效的冷卻系統則負責及時移除壓縮過程中產生的大量熱量，防止設備過熱及氫氣性質的變化。對于分步壓縮策略，雖然初始壓力較低，但精確的控制和監測系統至關重要，以確保整個壓縮過程的穩定性和安全性。

液驅壓縮機是一種利用液壓油作為驅動介質的壓縮機，其主要工作原理是通過液壓泵提供液壓油，將液體壓力轉化為機械能，從而驅動壓縮機內部的活塞進行往復運動。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）設計與制造

先進的壓縮機設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環境，確保壓縮機的長期穩定運行。同時，冷卻系統的優化也是提升壓縮機性能的關鍵因素之一。

3）監測與控制系統

在壓縮和增壓過程中，一系列傳感器和控制系統被用于實時監測關鍵參數，如壓力、溫度和流量。這些數據不僅為操作人員提供了系統的即時狀態反饋，還為實現壓縮過程的優化和能源利用效率的提升提供了數據支持。通過智能控制算法，系統能自動調整壓縮機的工作狀態，以適應不同的儲氫需求。

4）儲氫容器設計

儲氫容器作為氫氣的最終存儲單元，其設計需充分考慮高壓環境下的安全性、穩定性和耐久性。容器通常采用高強度金屬材料或復合材料制成，這些材料具有優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，儲氫容器還需經過嚴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。

高壓氣態儲氫裝備類型

高壓氣態儲氫技術通常采用儲氫氣罐作為容器，高壓氣態儲氫的制備、運輸、加氫站儲存及車載等多個環節均需要使用儲氫瓶。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（鋁或鋁合金內膽，纏纖維）;IV型瓶（復合塑料內膽，纏纖維）;V型瓶（無內膽纖維全纏繞瓶）

伴隨氫燃料電池和電動汽車的迅速發展與產業化，Ⅳ型儲氫氣瓶因其質量輕、耐疲勞等特點正成為全世界的研究熱點。

Ⅳ型儲氫瓶的結構主要包括以下部分：

（1）內膽：瓶壁最內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碳纖維增強復合材料，由碳纖維和環氧樹脂構成，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玻纖增強復合材料，由玻璃纖維和環氧樹脂構成。

儲氫瓶合格指標

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

該標準明確了車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維纏繞氣瓶的設計、制造、測試、檢驗及儲運等全方位要求，為行業提供了詳盡技術規范，促進了儲氫瓶標準體系的完善，對氫能技術及產業的快速發展具有重要推動作用。

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

高壓氣態儲氫優點

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

1、 較高的儲氫密度盡管高壓氣態儲氫的質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、 較低的能耗與液態儲氫相比，高壓氣態儲氫的能耗較低，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、 較廣的溫度適應性高壓氣態儲氫能夠在常溫下工作，甚至在零下幾十度的低溫環境下也能正常運行，這使得它在各種氣候條件下都能穩定地發揮作用。

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

高壓氣態儲氫仍存在的問題

高壓儲氫技術雖然具有一些優勢，但在實際應用中仍面臨一些主要問題：

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

2、安全性問題：由于氫氣的爆炸極限較高，高壓儲氫系統需要嚴格的安全措施來防止氫氣泄漏和爆炸的風險。此外，高壓環境可能導致儲氫容器的金屬發生化學反應，即所謂的“氫脆”現象，這增加了系統的安全性風險。

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，存儲系統的容量雖然可以增加，但成本也會顯著增加。

4、技術和監管要求：高壓儲氫技術對儲氫瓶的材料和制造工藝有較高要求，這增加了生產成本。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雜性。

高壓氣態儲氫應用前景

高壓氣態儲氫作為一種高效的氫能儲運方式，其應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。根據近期各省市出臺的氫能規劃政策，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。根據氫氣加注壓力，加氫站分為35MPa和70MPa兩類。我國絕大多數在用或在建的是35MPa加氫站。為了適應燃料電池汽車供氫系統壓力逐漸從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。隨著氫能產業發展，加氫站、制氫站的建設增多，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：在高壓儲氫技術中，目前最為成熟且成本較低的技術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通過以鋁合金/燃料作為內膽，外層則用碳纖維進行包覆（即所謂的Ⅲ型、Ⅳ型瓶），提升氫瓶的結構強度并盡可能減輕整體質量。國內車載儲氫氣瓶的企業較多，特別是Ⅲ型。隨著氫燃料車的發展，車載儲氫瓶是競爭最大的領域。

管束集裝箱：現階段，我國普遍采用20MPa氣態高壓儲氫與管束集裝箱運輸的方式。在加氫站日需求量500kg以下，運輸距離在200公里以內經濟性較高。

高壓氣態儲氫技術作為氫能產業鏈中的核心環節，其應用領域正不斷拓展，不僅應用于氫能源汽車領域，還將逐漸拓展到電力、工業等領域，以滿足日益多樣化的能源需求。

高壓氣態儲氫相關企業

高壓氣態儲氫應用廣泛，在氫能產業鏈中，儲運環節的成本占據了相當大的比重，氫氣儲運成本的高低直接影響到氫能應用的經濟性和普及度。因此，降低氫氣儲運成本成為了行業內的共識和努力方向。目前國內已有很多企業通過技術創新、優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外氫能業務的發展平臺，戰略聚焦交通、氫電、氫氣三大領域。致力于成為氫能領域行業領先的科技型企業，推動能源革命，創造綠色清潔的世界。

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

蘭石重裝

蘭石重裝由蘭石集團控股，公司在氫能源領域主要產品為加氫反應器等用氫裝備、煤氣化制氫裝備、儲氫用球罐設備等，致力于研發超高壓儲氫裝備（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、50兆帕高壓氣態儲氫容器已成功商用，具備高、中、低壓各類氣態儲氫容器及中、低壓氣態儲氫球罐研發和制造能力。

中材科技

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

中材科技（蘇州）有限公司以提升新質生產力為出發點，緊密圍繞氣瓶產業賽道，從工藝創新、材料升級、技術突破三個方面入手，不斷引領創新步伐，實現新領域產品技術不斷攻關突破。2024年11月，蘇州有限全新研發的70MPa容積210L-IV型儲氫氣瓶產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、更經濟的儲能方案。

國富氫能

江蘇國富氫能技術裝備股份有限公司（以下簡稱“國富氫能”）成立于2016年6月。國富氫能研發及制造全產業鏈的氫能核心設備，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品，產品被廣泛應用于綠色交通領域，曾為國內首臺大功率氫能源調車機車“氫龍一號”提供國內最大儲氫能力的供氫系統，在確保國內市場領先的同時，國富氫能正在中東、東南亞等多個國家和地區進行產業布局。

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品研發、生產及銷售，是長城汽車在氫能源板塊的重要主體。公司主要產品涵蓋燃料電池發動機、35MPa/70MPa車載氫系統、瓶閥及減壓閥等，已實現全氫能產業鏈核心技術布局，并聯合產業內優質伙伴企業，賦能上下游，共同打造商業化場景應用，構建“制—儲—運—加—應用”一體化產業鏈生態。

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

天海工業

天海工業是北京京城機電股份有限公司所屬的主要骨干企業，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能力。

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

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域技術并服務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是全球少數掌握四型儲氫瓶核心技術的公司，其在產品設計和生產工藝方面有大量的知識產權。

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。公司研發中心位于浙江杭州，產業基地設在山東省諸城市，作為國家高新技術企業，公司聚焦新能源裝備制造領域，圍繞天然氣跟氫氣兩條能源主線，主營汽車供氣裝備系統、能源儲運裝備系統、制氫加氫集成裝備系統。

奧揚科技在2017年布局氫能，完成55-385L 多種規格III型氫氣瓶開發，調研IV型瓶產業布局；2018年通過海外E-Mark認證，開始布局IV型儲氫瓶的研發；2019年取得1350L系列大容積氣瓶國家生產資質，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認證；2014年開始布局高壓Ⅳ型瓶儲氫瓶自動化生產線項目。

海控復材

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

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產品的研發、制造、銷售和服務，主要產品為傳統汽車燃油系統、尿素存儲供給系統、混合動力汽車（含插電式）高壓燃油系統以及純電動汽車用的電池包殼體（復合材料）、氫燃料供給系統、極寒加溫系統和風道等，可以滿足傳統和新能源汽車產品的多元化需求。

年公司大力投入到車載氫系統及其零部件的研發工作中，與國內知名高校及氫能頭部企業開展廣泛合作。公司自主研發的35MPa車載氫系統已在成渝地區示范運營；70MPa車載氫系統已取得某主機廠批量訂單。公司已完成車載氫系統實驗中心的建設工作，正在搭建國內首條氫系統自動化生產線。

素材來源：各企業官網 艾邦綜合網等