氫能作為一種清潔能源，近年來在全球范圍內得到了廣泛的關注和發展。氫能產業鏈涉及制氫、儲運氫、供氫以及用氫等多個環節，其中閥門作為關鍵組件，在各個階段都發揮著不可替代的作用。
 

　　氫能產業鏈概述
 

　　氫能產業鏈主要包括制氫、儲運氫、供氫和用氫四大環節。制氫環節主要通過化石能源制氫、工業副產回收制氫以及電解水制氫等方式生產氫氣。儲運氫環節涉及氫氣的儲存、運輸和加注等過程，主要包括高壓氣態儲氫、液態儲氫和固體儲氫三種方式。供氫環節主要指對接氫能的各個應用場景，如船舶、重卡等重型機動應用或調峰氫電站等。用氫環節則是氫能民用的最終應用，主要包括直接燃燒(氫內燃機)和采用燃料電池技術兩種方式。
 

　　制氫環節
 

　　在制氫環節，閥門主要用于控制氫氣的生產和輸送。由于氫氣的物理特性，如分子小易滲透、易逃逸，以及氫脆和爆炸性等，對閥門的材料、結構及強度、密封性能、安全性等都提出了很高的要求。
 

　　化石能源制氫：化石能源制氫通常伴有大量碳排放，這種氫被稱為“灰氫”，并不符合環保要求。而通過碳捕集、利用與封存(CCUS)技術避免碳排放的氫被稱為“藍氫”。在CCUS產業中，閥門同樣扮演著重要角色，但并非氫能專有，因此不做深入探討。
 

　　工業副產回收制氫：工業副產回收制氫主要是利用工業生產過程中產生的氫氣進行回收和利用，以滿足自用或外售需求。在此過程中，閥門用于控制氫氣的回收和輸送，確保回收效率和安全性。
 

　　電解水制氫：電解水制氫是通過風力、光伏等可再生能源制氫的方式，也被稱為“綠氫”。在電解水制氫過程中，閥門主要用于控制電解液的流量、壓力和溫度等參數，確保電解過程的穩定和高效。
 

　　儲運氫環節
 

　　儲運氫環節是氫能產業鏈中至關重要的一環，閥門在此環節的應用也尤為關鍵。
 

　　高壓氣態儲氫：高壓氣態儲氫是目前主流的儲氫方式之一。閥門在高壓氣態儲氫系統中起到開閉管路、控制流向、調節壓力等重要作用。高壓氣態儲氫瓶口閥(瓶閥)是核心的閥門產品，用于車載式(車用及儲運)和固定式(制氫廠、加氫站等)儲氫系統。高壓儲氫瓶用瓶口閥氫氣壓力高(35至70 MPa)，容易造成金屬件氫蝕氫脆，非金屬件破壞。因此選材時，常選用鋁合金材質制造主體，操作部件選用抗氫蝕316不銹鋼，密封件選用PEEK、氫化丁腈橡膠等適應高壓高低溫并與氫相容性良好的材料制造。
 

　　低溫液態儲氫：低溫液態儲氫是另一種重要的儲氫方式。由于低溫液態氫在儲運和加注過程中易出現漏熱和殘留液氫的問題，相關閥門必須采用高真空絕熱設計，并考慮材料因低溫變形而產生的偏差。低溫液態儲氫閥門的核心產品是低溫液氫加注閥，它應具備良好的安全使用性能和良好的絕熱性能。目前低溫液態氫主要是儲運環節，涉及供氫環節較少。液氫加注閥應具備良好的安全使用性能和良好的絕熱性能。當前常用的提高閥門絕熱性的方式有堆積絕熱和真空絕熱。堆積絕熱容易造成閥門體積和重量增加；真空絕熱方式則多通過提高真空度或優化絕熱層結構來削弱換熱，對閥門的密封性提出了較高要求。
 

　　固態儲氫：固態儲氫以金屬氫化物、化學氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學吸附和物理吸附的方式實現氫的存儲。固態儲氫本身不涉及閥門的應用，但在固態儲氫系統的進出口處仍需使用閥門進行控制。
 

　　供氫環節
 

　　供氫環節主要指對接氫能的各個應用場景，如船舶、重卡等重型機動應用或調峰氫電站等。在此環節中，閥門主要用于控制氫氣的供應和輸送，確保氫能的安全、高效利用。
 

　　減壓閥：減壓閥是供氫環節的重要產品。由于燃料電池入口的壓力比高壓儲氫系統出口的壓力要小很多，減壓閥需要既可以大壓力跨度減壓，又保證閥后波動穩定。因此，減壓閥在儲氫系統出口后和燃料電池入口前會分別設計兩級減壓閥，以確保進堆氫氣壓力的穩定性。
 

　　減壓閥的設計與應用：減壓閥是通過調節閥門開度，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質本身的能量，使出口壓力自動保持穩定的閥門。優質減壓閥需要既可以大壓力跨度減壓，又保證閥后波動。在燃料電池管路入口前使用噴射器也是研究方向之一，噴射器是高頻電磁閥的一種。
 

　　其他代表性閥門：除了減壓閥外，供氫環節還使用其他代表性閥門，如截止閥、單向閥、排空閥等。這些閥門在供氫系統中起到控制氫氣流向、防止倒流、排放殘余氫氣等作用。
 

　　用氫環節
 

　　氫能民用的最終應用主要有兩種方式：一是直接燃燒(氫內燃機)，二是采用燃料電池技術。在用氫環節中，閥門主要用于控制氫氣和氧氣的供應以及反應產物的排出，對燃料電池的性能和壽命有重要影響。
 

　　氫燃料電池系統：在氫燃料電池系統中，閥門用于控制氫氣和氧氣的供應以及反應產物的排出。隨著電控技術的發展，電磁閥將成為燃料電池閥門的主流方向。電磁閥具有結構簡單、響應速度快、控制精度高等優點，適用于燃料電池系統中對氫氣和氧氣供應的精確控制。
 

　　電磁閥的應用：電磁閥在燃料電池系統中起到至關重要的作用。它不僅能夠精確控制氫氣和氧氣的流量和壓力，還能夠根據系統需求進行快速響應和調整。此外，電磁閥還具有耐腐蝕、耐高溫等特性，能夠適應燃料電池系統惡劣的工作環境。
 

　　氫內燃機：在氫內燃機中，閥門同樣起到關鍵作用。它主要用于控制氫氣的供應和排放，確保內燃機的正常運行和排放性能。氫內燃機對閥門的密封性能和耐久性要求較高，需要能夠承受高溫高壓的惡劣工況。