我國(guó)加氫站數(shù)量位居世界第一，已經(jīng)建設(shè)超過(guò)250座加氫站。作為連接儲(chǔ)氫與用氫之間的重要一環(huán)，近兩年我國(guó)加氫站建設(shè)速度逐步提升，中國(guó)石化力爭(zhēng)成為“中國(guó)第一氫能公司”，宣布在“十四五”時(shí)期將建成1000座加氫站。
加氫站由卸氫系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)和加氫系統(tǒng)組成。卸氣系統(tǒng)主要是由運(yùn)輸氫氣的長(zhǎng)管拖車(chē)和卸氣柱組成，通過(guò)卸氣柱將長(zhǎng)管拖車(chē)上的氫氣卸載。在整個(gè)加氫站中，最核心的設(shè)備是氫氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氫罐、氫氣加注機(jī)。其中，氫氣壓縮機(jī)作為實(shí)現(xiàn)氫氣增壓的設(shè)備，其性能和耐久性直接決定著加氫站的規(guī)模和后期維護(hù)成本。

隔膜式壓縮機(jī)的工作原理是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸推動(dòng)連桿，由連桿推動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而活塞利用液壓油對(duì)隔膜進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，隔膜沿周邊由兩限制板夾緊并組成氣缸，隔膜由液壓驅(qū)動(dòng)在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的壓縮和輸送。其與液驅(qū)式壓縮機(jī)的不同點(diǎn)主要是活塞和氣體之間加入了液油和隔膜，增加了密封性好，進(jìn)一步降低了“碳”與氣的接觸，潔凈度極高。而其缺點(diǎn)與活塞式類(lèi)似，也僅用于中小排量和高壓的工況。較先進(jìn)的壓縮機(jī)排氣壓力可達(dá) 100 MPa，流量為 200 Nm3/h~700 Nm3/h，效率可達(dá)80% ～ 85%。其中三層金屬隔膜結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)輸出壓力超過(guò)85 MPa，多級(jí)壓縮最高排氣壓力可達(dá) 400 MPa。適用于平均日加氫量較大且需要連續(xù)運(yùn)營(yíng)的加氫站。

氫氣壓縮機(jī)目前占建設(shè)總成本的30%，是加氫站建設(shè)降低成本的關(guān)鍵。由于氫氣具有密度低、能量密度小的特點(diǎn)，氫氣壓縮機(jī)必須要具備承壓大、流量大、安全和密封性好的特質(zhì)，盡可能的追求較少的能源損耗，目前國(guó)內(nèi)加氫站較多采用的是活塞式和隔膜式壓縮機(jī)。

我國(guó)最早的氫氣壓縮機(jī)是上世紀(jì)六十年代由上海精業(yè)機(jī)器廠生產(chǎn)的氫氣壓縮機(jī)，8臺(tái)大型紅旗牌氫氣壓縮機(jī)用于液氫工程。上世紀(jì)開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)隔膜式壓縮機(jī)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)亦有不少?gòu)S家生產(chǎn)隔膜壓縮機(jī)，但關(guān)鍵零部件仍然依賴進(jìn)口。目前在高壓領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化技術(shù)成熟度和競(jìng)爭(zhēng)力較差，國(guó)外技術(shù)成熟度相對(duì)較高。國(guó)產(chǎn)化面臨的難題主要是隔膜壓縮機(jī)本身材料在高壓下的耐受度，以及隔膜本身的壽命。國(guó)內(nèi)隔膜壓縮機(jī)市場(chǎng)主要由美國(guó)PDC占據(jù)，該公司研發(fā)的設(shè)備日進(jìn)氣量在5~2500kg范圍，最大排出壓力為48.2MPa~103.4MPa。由于隔膜式壓縮機(jī)成本較高，而在燃料電池車(chē)和加氫站大規(guī)模推廣階段，成本問(wèn)題直接決定了加氫站氫氣壓縮機(jī)的選型。

即便氫氣隔膜壓縮機(jī)在國(guó)內(nèi)已有很長(zhǎng)歷史，但此前一直引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，國(guó)產(chǎn)化尚屬空白。近幾年，國(guó)內(nèi)氫氣隔膜壓縮機(jī)市場(chǎng)才有動(dòng)作。2018年4月4日，由江蘇恒久機(jī)械股份有限公司自主研發(fā)制造的國(guó)內(nèi)首臺(tái)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)加氫站用氫氣隔膜壓縮機(jī)組正式交付客戶。

2022年3月1日，《加氫站用隔膜壓縮機(jī)安全使用技術(shù)規(guī)范》正式發(fā)布，該規(guī)范是中國(guó)首次發(fā)布實(shí)施的氫氣隔膜壓縮機(jī)的安全技術(shù)規(guī)范。

《加氫站用隔膜壓縮機(jī)安全使用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了加氫站用氫氣金屬隔膜壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)、制造、安裝及使用方面的安全要求。特別是對(duì)加氫站氫氣隔膜式壓縮機(jī)的安裝及使用提出了具體的安全要求。
氫氣壓縮機(jī)是加氫站的關(guān)鍵單體設(shè)備，關(guān)系著加氫站建設(shè)的核心技術(shù)。對(duì)于日益增長(zhǎng)的加氫站市場(chǎng)而言，氫氣隔膜壓縮機(jī)正走在徹底實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的“破局”之路上，國(guó)內(nèi)豐電金凱威、中鼎恒盛、金星股份等企業(yè)已經(jīng)有所成果，期待未來(lái)的氫氣隔膜壓縮機(jī)市場(chǎng)能有更大的水花。在燃料電池汽車(chē)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)加氫站建設(shè)必將如火如荼，屆時(shí)氫氣壓縮機(jī)更將有巨大競(jìng)爭(zhēng)。

參考文獻(xiàn)：
劉瑋,董斌琦,劉子龍,馮仰敏,張謙,陳玨,許壯,何廣利. 加氫站氫氣壓縮機(jī)技術(shù)裝備開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J]. 裝備制造技術(shù),2021(12):246-250.