根據(jù)世界能源理事會（World Energy Council，WEC）報(bào)告，氫不是能源，而是能量載體，必須在使用前生產(chǎn)和儲存。氫能產(chǎn)業(yè)鏈涉及環(huán)節(jié)眾多，主要包括：制氫、儲運(yùn)氫（儲存、運(yùn)輸、加注等）、供氫（氫能應(yīng)用場景中對接用氫環(huán)節(jié)）、用氫（燃料電池、氫內(nèi)燃機(jī)等）等環(huán)節(jié)。基于氫的物理特性，閥門作為開閉氣態(tài)或液態(tài)氫管路、控制流向、調(diào)節(jié)和控制輸送參數(shù)（溫度、壓力、流量等）的重要組件，是氫能產(chǎn)業(yè)鏈上必不可少的組件及零部件（視集成程度區(qū)分組件和零部件）產(chǎn)品。一、氫能產(chǎn)業(yè)鏈閥門應(yīng)用場景概覽首先，氫具備的物理性質(zhì)包括：分子小易滲透、易逃逸；氫原子的空隙效應(yīng)容易融入金屬原子晶格，并在有缺陷的晶格中重新化合為氫分子造成應(yīng)力，發(fā)生氫脆；以及爆炸性（爆炸極限是4.0%～75.6%（體積濃度））。因此，在制氫環(huán)節(jié)乃至整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，對閥門的材料、結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度、密封性能、安全性等都提出了很高的要求。化石能源制氫：伴有大量碳排放的氫被WEC定義為“灰氫”，并不可取。通過CCUS（碳捕集、利用與封存）避免碳排放的氫被定義為“藍(lán)氫”，CCUS產(chǎn)業(yè)用閥門足以另辟專題，且并非氫能專有，不做探討。工業(yè)副產(chǎn)回收制氫：首先是滿足業(yè)主自用。電解水制氫：通過風(fēng)力、光伏等可再生能源制氫，即“綠氫”；同時(shí)新型制氫技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。制氫環(huán)節(jié)主要關(guān)注“藍(lán)氫”和“綠氫”的閥門。儲運(yùn)環(huán)節(jié)：儲氫方法主要分為（高壓）氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固體儲氫三種；氫儲運(yùn)分為氣氫輸送（長管拖車和管道輸送）、液氫輸送（液氫槽車）和固氫輸送（貨車）。加注環(huán)節(jié)：按氫氣來源可以分為站外制氫和站內(nèi)制氫，站外制氫的輸入加注和儲運(yùn)基本是同一形態(tài)，站內(nèi)制氫基本同電解水制氫環(huán)節(jié)，加注環(huán)節(jié)的輸出加注和儲運(yùn)是同一形態(tài)。
現(xiàn)階段的主要儲氫方式分為高壓氫瓶和高壓容器兩大類。高壓氣態(tài)儲氫瓶主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III型）和塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）四代產(chǎn)品，主要應(yīng)用場景為車載式（車用及儲運(yùn)）和固定式（制氫廠、加氫站等）儲氫。目前70MPa碳纖維纏繞IV型瓶已是國外燃料電池乘用車車載儲氫的主流技術(shù)，我國燃料電池商用車載儲氫方式以35MPa碳纖維纏繞III型瓶為主。高壓氣體儲運(yùn)氫目前是和供氫環(huán)節(jié)最緊密的儲運(yùn)方式，高壓氣態(tài)儲氫瓶口閥（瓶閥）是核心的閥門產(chǎn)品。車載儲氫系統(tǒng)一般包含多個(gè)儲氫瓶，由于設(shè)計(jì)車載儲氫系統(tǒng)時(shí)，有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)（我國為例：GB/T 26990-2011《燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng)技術(shù)條件》、GB/T 29126-2012《燃料電池電動汽車 車載氫系統(tǒng)試驗(yàn)方法》），車載儲氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度減少高壓管路管件連接點(diǎn)及閥門的數(shù)量，減少潛在漏點(diǎn)；而瓶口閥集成的功能越多，管路的連接點(diǎn)越少，故目前瓶口閥成熟產(chǎn)品的集成度較高，至少應(yīng)集成主關(guān)斷閥、單向閥和壓力釋放裝置（PRD）、溢流閥等功能。可分為低溫液態(tài)儲氫和有機(jī)液態(tài)儲氫。有機(jī)液態(tài)儲氫加、脫氫溫度較高、催化劑成本和效率難以兼容、裝置復(fù)雜；目前液氫主要還是低溫液氫。低溫液氫目前除航天（液氫液氧直接做推進(jìn)劑）用途之外，民用應(yīng)用場景（液氫氣化后輸入進(jìn)燃料電池，例如車載等）相對較少，主要是儲運(yùn)環(huán)節(jié)，涉及供氫環(huán)節(jié)較少。關(guān)于低溫液態(tài)儲氫閥門，目前核心產(chǎn)品是低溫液氫加注閥。由于低溫液態(tài)氫在儲運(yùn)和加注過程中易出現(xiàn)漏熱和殘留液氫的問題，故相關(guān)閥門必須采用高真空絕熱設(shè)計(jì)；此外，閥門設(shè)計(jì)還需要考慮材料因低溫變形而產(chǎn)生的偏差。以金屬氫化物、化學(xué)氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學(xué)吸附和物理吸附的方式實(shí)現(xiàn)氫的存儲，儲運(yùn)本身不涉及閥門。供氫環(huán)節(jié)主要指對接氫能的各個(gè)應(yīng)用場景，如船舶、重卡等重型機(jī)動應(yīng)用或調(diào)峰氫電站等。供氫環(huán)節(jié)和儲運(yùn)氫環(huán)節(jié)有可能是相互融合或交叉的，例如車載式高壓氣態(tài)儲氫瓶即可以視為儲運(yùn)氫環(huán)節(jié)，又可視為供氫環(huán)節(jié)的一部分。目前氫能民用主流的供氫為氣態(tài)氫，即無論是低溫液態(tài)氫儲運(yùn)和高壓氣態(tài)氫儲運(yùn)，到了供氫環(huán)節(jié)主流方式只有氣態(tài)氫，這是目前用氫環(huán)節(jié)的燃料電池性質(zhì)決定的。減壓閥是供氫環(huán)節(jié)的重要產(chǎn)品，因?yàn)槿剂想姵厝肟诘膲毫Ρ雀邏簝湎到y(tǒng)出口的壓力要小很多，而大跨度的減壓這對于減壓能力和穩(wěn)壓效力有較高要求，減壓閥需要既可以大壓力跨度減壓，又保證閥后波動，一般在儲氫系統(tǒng)出口后和燃料電池入口前會分別設(shè)計(jì)兩級減壓閥。車載儲氫系統(tǒng)加上減壓閥構(gòu)成了車載儲供氫系統(tǒng)。氫能民用的最終應(yīng)用主要有兩種方式：一是直接燃燒（氫內(nèi)燃機(jī)），二是采用燃料電池技術(shù)。?燃料電池技術(shù)相比于氫內(nèi)燃機(jī)效率更高，目前是主流。氫燃料電池目前按電解質(zhì)和工作原理分類主要有質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)以及熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)等，無論哪種燃料電池，系統(tǒng)基本都是由電堆（核心）、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)（空壓機(jī)）、空氣供給循環(huán)系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)（增濕器）、電控系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)構(gòu)成。都有管路設(shè)計(jì)。燃料電池不涉及高壓或低溫環(huán)境，閥門設(shè)計(jì)難度相對沒有儲運(yùn)氫和供氫環(huán)節(jié)難度大。電控技術(shù)將成為氫燃料電池系統(tǒng)開發(fā)最核心的技術(shù)之一，電磁閥將成為燃料電池閥門的主流方向，此外，對車載環(huán)境，閥門體積也要求越來越小。二、氫能產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)閥門產(chǎn)品高壓氣態(tài)氫的專有產(chǎn)品主要用于車載場景-車載儲運(yùn)氫系統(tǒng)。前文提到瓶口閥的集成度很高，具體看，瓶口閥至少集成如下功能：過濾器、手動截止閥、電磁閥、限流閥、溫度傳感器、TPRD（熱泄壓裝置）、放散閥等裝置（如圖5中虛線框內(nèi)所示）。
不同于一般介質(zhì)，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(shí)，結(jié)合研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及行業(yè)內(nèi)的慣用，綜合考慮工況適應(yīng)性和輕量性要求，常選用鋁合金材質(zhì)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(yīng)高壓高低溫并與氫相容性良好的材料制造。目前國內(nèi)主要是35MPa的III型瓶及瓶閥，國際OECD國家70MPa的IV型瓶及瓶閥已逐漸成為主流。70MPa瓶口閥比35MPa瓶口閥成本提高很多，規(guī)模化后可大幅降低成本。主要在儲氫系統(tǒng)和燃料電池之間，調(diào)節(jié)儲氫系統(tǒng)管路出口（高壓）和燃料電池管路入口（低壓）的氫氣壓力。減壓閥和儲氫系統(tǒng)構(gòu)成了儲供氫系統(tǒng)。減壓閥常見于高壓氣態(tài)氫儲供氫系統(tǒng)，尤其常見于車載高壓氣態(tài)儲供氫系統(tǒng)。供氫環(huán)節(jié)減壓閥作用凸顯。減壓閥是通過調(diào)節(jié)閥門開度，將進(jìn)口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門，優(yōu)質(zhì)減壓閥需要既可以大壓力跨度減壓，又保證閥后波動。由于燃料電池的電堆對于進(jìn)堆氫氣壓力的穩(wěn)定性有較高要求，但考慮氣瓶壓力本身是不斷下降的，故一般設(shè)計(jì)兩級減壓閥，確保進(jìn)堆氫氣壓力的穩(wěn)定性。此外，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。減壓閥的市場空間意義在于：與氫儲運(yùn)形式無關(guān)，調(diào)壓及穩(wěn)壓的需求（基于電堆對于進(jìn)堆氫氣壓力穩(wěn)定性的高要求）是剛需。代表性閥門包括截止閥、單向閥、減壓閥、排空閥等，和車載環(huán)境的區(qū)別在于加氫站閥門不需要較高集成度。低溫液態(tài)氫的專有產(chǎn)品，是低溫液態(tài)儲運(yùn)氫過程中的關(guān)鍵部件。目前低溫液態(tài)氫主要是儲運(yùn)環(huán)節(jié)，涉及供氫環(huán)節(jié)較少，液氫直接為燃料電池供氫（需要汽化器）目前也僅有：Chart Industries和巴拉德動力系統(tǒng)公司合作的船用氫燃料電池、法液空（Air Liquide）和戴姆勒卡車合作的氫燃料電池重卡等個(gè)位數(shù)的測試案例，故儲運(yùn)環(huán)節(jié)的加注閥應(yīng)用面更廣。液氫加注閥應(yīng)具備良好的安全使用性能和良好的絕熱性能。當(dāng)前常用的提高閥門絕熱性的方式：堆積絕熱；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(yōu)化絕熱層結(jié)構(gòu)來削弱換熱,對閥門的密封性提出了較高要求。操作可靠性也是設(shè)計(jì)重點(diǎn),因外界環(huán)境與閥門內(nèi)部溫差較大，或出現(xiàn)變形量不一致導(dǎo)致閥門操作不利。與氣態(tài)氫相比，液氫供氫有顯著的空間、載重和航程優(yōu)勢，未來或占據(jù)重要比例。（一）氫能產(chǎn)業(yè)鏈閥門國產(chǎn)被卡脖子目前整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，大部分核心產(chǎn)品已經(jīng)完成國產(chǎn)化替代，但閥門特別是高壓氣態(tài)儲運(yùn)氫及供氫和低溫液態(tài)儲運(yùn)氫的閥門卡脖子問題仍然比較為突出。-
氫物理性質(zhì)特殊，對閥門的設(shè)計(jì)要求非常高；特別在高壓、超低溫等極端環(huán)境下，對可靠性、密封等都有更高要求。
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國外企業(yè)研究超前，在材料/工藝/密封理論等方面的研究比較領(lǐng)先，率先研發(fā)出高壓氣態(tài)儲運(yùn)氫及供氫、低溫液態(tài)儲運(yùn)氫專用閥門，又經(jīng)過大量驗(yàn)證，使產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)、性能、質(zhì)量、可靠性等有比較顯著的提升。國內(nèi)企業(yè)起步較晚。
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目前國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展早期，氫能業(yè)主和用戶打造樣品工程，不敢輕易試用國產(chǎn)品牌。
在加氫站領(lǐng)域，主要閥門種類如截止閥、單向閥、減壓閥、排空閥、電磁閥等產(chǎn)品的主流供應(yīng)商以進(jìn)口品牌為主，全球頭部企業(yè)包括德國麥格思維特（MAXIMATOR）、美國世偉洛克（Swagelok）、意大利OMB等。高壓氫瓶瓶口閥等技術(shù)含量高的產(chǎn)品，其全球頭部企業(yè)包括加拿大GFI、意大利OMB、美國勒科斯弗（Luxfer）等。低溫液氫加注閥，全球基本被法液空（Air Liquide）、德國林德（Linde）及俄羅斯深冷（JSC）等幾家公司所壟斷。車載供氫方面，減壓閥的全球龍頭是意大利美塔特龍（Metatron）、加拿大GFI、美國艾默生旗下的TESCOM。（三）氫能閥門相關(guān)國內(nèi)企業(yè)和機(jī)構(gòu)高壓氣態(tài)氫（儲運(yùn)氫及供氫）閥門領(lǐng)域已有神通閥門、富瑞特裝、瀚氫動力、上海舜華、旗磐科技、未勢能源、國機(jī)集團(tuán)合肥通用機(jī)械研究院、亞普股份、和瑞精密等布局。低溫液態(tài)氫（儲運(yùn)氫）方面的企業(yè)有杭氧股份、紐威股份、上海百圖、先創(chuàng)流體等。用氫方面的企業(yè)有威孚高科、浙江宏昇、神通、富瑞等。（四）氫能閥門國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)制定情況中國通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會2022年9月10日批準(zhǔn)《氫用低溫閥門 通用試驗(yàn)方法》（T/CGMA 0405—2022）、《高壓氫氣閥門安全要求和測試方法》（T/CGMA 0406—2022）、《氫用低溫閥門 通用技術(shù)規(guī)范》（T/CGMA 0407—2022）等標(biāo)準(zhǔn)，自2022年11月1日起實(shí)施。需要注意的是，《高壓氫氣閥門安全要求和測試方法》不適用氣瓶瓶口閥和緊急切斷閥或緊急切斷裝置。氫能閥門是先進(jìn)制造和新能源結(jié)合的細(xì)分交叉領(lǐng)域。成本可控前提，部分應(yīng)用場景下電磁閥或以電磁閥作為核心部件的閥門組件將成為主流。氫能閥門種類眾多，本文也僅僅選取了高壓氣態(tài)氫瓶瓶口閥、減壓閥、低溫液氫加注閥等少數(shù)有代表性的閥門。雖然每種閥門可能暫時(shí)市場規(guī)模較小，但從整體看，氫能閥門依然有廣闊的市場空間。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院GIA的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2026年，全球閥門制造行業(yè)的市場規(guī)模能夠超過900億美元。未來隨著氫能等新能源發(fā)展，氫能閥門將會興起，并逐漸融合石油等化石能源的傳統(tǒng)閥門市場。在氫能閥門這一細(xì)分交叉領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)均有廣闊機(jī)會。原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦氫科技網(wǎng)）：盤點(diǎn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的閥門
