隨著國內外氫能領域進展不斷取得突破，氫能的發展速度正在加快，好消息不斷傳來，日前鄭州宇通客車有限公司投資建設的加氫站通過驗收并開始給燃料電池客車加注高壓氫氣，成為近期我國氫能發展的一件大事。

宇通加氫站項目由中國船舶重工集團下屬的北京派瑞華氫能源科技有限公司中標并負責承建。該公司擁有一只高素質的團隊，核心技術人員具有多年的氫能領域工作經驗，參與過多項國家高新技術研究發展計劃(863計劃)課題和國際與國家級氫能示范項目。公司專注于可再生能源制氫及發電、氫能基礎設施、高效電解水制氫系統、車載氫系統、燃料電池系統集成和應用等領域，提供自電解水制氫、儲氫和加氫等整個鏈條的氫能系統解決方案并推動氫能商業化進展。

國外以日本、美國、德國等為代表的國家已經啟動大規模加氫基礎設施建設。而目前國內僅有2座加氫站，為了開展燃料電池客車的示范運行，宇通公司投資建設了加氫站，該加氫站不同于以往科研性質的項目，是完全按照規范化化、工程化方式開展的項目，由專業的設計院完成施工藍圖設計，并由具有專業資質的安裝公司負責工藝及設備安裝。

宇通加氫站項目于2014年8月份開始實質啟動，宇通加氫站設備于2015年3月份就完成調試、試運行并通過驗收。加氫站占地約3000平方米，采用外供氫模式及先進加注工藝流程，可快速、安全地為示范運行的燃料電池客車提供35MPa的高壓氫氣加注服務。通過加氫站內45MPa的高壓儲氫管束，實現一輛客車加滿氫氣的時間小于15分鐘，加氫站可以滿足10輛燃料電池客車的加氫需求，日加氫能力達到210公斤，滿足示范運行的需求。宇通加氫站除為宇通自己研發示范的燃料電池客車提供加注服務之外，還計劃為今后我國開展的聯合國UNDP/GEF第三期燃料電池公共汽車商業化示范項目提供氫氣加注服務。

北京派瑞華氫能源公司專注于氫能基礎設施等領域，并在較短的時間內取得了一系列重要突破。

一、加氫站集成技術的設計開發

1.加氫站工藝設計

早期國內建設的加氫站都有國外公司的參與，其設計的復雜性和設備能力匹配等經常不能完全符合國內的使用要求，并且在實際使用過程中控制環節多，操作復雜。北京派瑞華氫能源公司在消化吸收國外技術的基礎上，進行了大膽創新，專門開發設計了加氫站工藝包(PID)，加氫站采用先進的三級加注工藝，提高了加注效率和氫氣利用率，加氫站核心設備都由國內開發完成，既降低了成本，又便于使用和維護。

圖1 宇通加氫站鳥瞰圖和燃料電池客車高壓氫氣加注

宇通加氫站具有實用、方便、高效的特點，它既吸取了先前國外設計的北京加氫站等的經驗，又在其基礎上進行了創新和提高，更符合國內的實際需要。

2.加氫站站控SCADA系統

為了保證加氫站的安全和控制，北京派瑞華氫能源公司自主開發了加氫站站控SCADA系統。

圖2 加氫站控制系統操作界面

該系統由電腦、上位機、數據采集、數據處理、傳感器及軟件構成，系統通過流程圖、畫面顯示、圖形等方式監測加氫站運行狀態，并實時處理數據。

3.加氫站關鍵設備開發和集成

加氫站具有高壓、氫氣、易燃易爆等特點，其材料和設備的選型都非常特殊。北京派瑞華氫能源公司基于多年加氫站相關的技術積累，掌握了材料和設備的優化選型、集成和氫氣加注機的開發技術，經過宇通加氫站的實際使用，效果良好，為今后國內設計建設新的加氫站打下了良好的基礎。

圖3 加氫站氫氣卸氣單元和加注機

圖4 加氫站氫氣壓縮機和高壓儲氫管束

以上這些都成為北京派瑞華氫能源公司目前掌握的核心技術。

二、車載氫系統的開發

車載氫系統用于車輛儲氫、供氫和接受氫氣加注，是燃料電池車輛必備的重要子系統之一。北京派瑞華氫能源公司按照燃料電池軌道機車的高標準要求開發了專門的車載氫系統。

(1)該系統設計結構緊湊，重量輕。其中車載氫系統框架采用輕量化設計，使得整個系統比以前普通碳鋼系統減重近30%，且強度滿足相關標準要求。

(2)系統采用模塊化設計，對外設置一個進氣和一個出氣接口，兩個電路接口采用航空插頭，使得安裝方便、快捷。

(3)在產品性能方面可以滿足不同客戶的需求，零部件均采用國際知名品牌，以保證系統的高安全性和可靠性。

圖5 燃料電池有軌電車儲氫瓶系統

圖6 燃料電池叉車儲氫瓶系統

圖7 儲氫模塊有限元模型(局部)

北京派瑞華氫能源公司目前掌握的車載氫系統設計集成技術處于國內先進水平。

三、燃料電池系統及儲氫系統測試平臺開發

1.儲氫罐配套的燃料電池系統實驗測試平臺

該系統是一套綜合測試平臺，由儲氫合金瓶測試系統、燃料電池系統測試平臺、小型電解水制氫系統以及動畫展示系統等組成。

(1)儲氫合金瓶測試平臺具備儲氫瓶活化、充氫、放氫功能，具備檢測、記錄相關參數、測試不同儲氫材料的充放氫性能。

(2)燃料電池測試平臺包括燃料電池數據采集系統，電子負載，系統控制軟件，安全報警系統，直流穩壓系統(DC/DC)、電源逆變系統(DC/AC)、蓄電池系統、燃料電池(空冷方式)系統、電腦集成控制系統等。平臺可測試燃料電池的能量轉換效率、燃料電池的性能、峰值功率、穩定性和壽命，綜合評估燃料電池系統以及儲氫合金瓶與燃料電池之間的匹配。

圖8 儲氫罐配套的燃料電池系統實驗測試平臺

(3)動畫展示系統平臺，利用計算機控制動畫運行，并通過液晶電視屏顯示出來，動畫內容包括儲氫材料進入儲氫罐，充氫、放氫、進入燃料電池、產生電能、供應負載等。

以上兩個平臺設備加上平臺動畫展示系統，三者有機組成一套金屬儲氫材料與燃料電池測試平臺綜合應用、展示評價體系。該測試系統由北京派瑞華氫能源公司自主開發完成。

2.燃料電池測試系統的開發

北京派瑞華氫能源公司為某知名高校開發集成了燃料電池測試系統(目前正在組裝)，該測試系統可測試10KW氫燃料電池，可提供燃料電池的氫氣、空氣、增濕系統、冷卻系統，滿足燃料電池測試需求。

圖9 燃料電池測試系統

四、氫氣高壓加注系統

根據客戶的實際需求，北京派瑞華氫能源公司還設計開發了35MPa小型移動式高壓儲存加注系統，滿足臨時簡易高壓氫氣加注的需求。

圖10 小型簡易氫氣高壓加注系統

五、總結

中國船舶重工集團北京派瑞華氫能源公司在其所專注的加氫、儲氫等領域雖然取得了一定突破，但是面臨著氫能快速發展的勢頭和客戶更高的要求，公司將充分依托中國船舶重工集團的支持，加大投入，增強隊伍，深化研發，緊跟國外氫能基礎設施技術發展的進程，并積極開放地與國內外氫能基礎設施領域的同行建立合作，攜手前行，共同為推動我國氫能的發展做出貢獻。

氫能點亮未來!