根據世界能源理事會（World Energy Council，WEC）報告，氫不是能源，而是能量載體，必須在使用前生產和儲存。氫能產業鏈涉及環節眾多，主要包括：制氫、儲運氫（儲存、運輸、加注等）、供氫（氫能應用場景中對接用氫環節）、用氫（燃料電池、氫內燃機等）等環節。基于氫的物理特性，閥門作為開閉氣態或液態氫管路、控制流向、調節和控制輸送參數（溫度、壓力、流量等）的重要組件，是氫能產業鏈上必不可少的組件及零部件（視集成程度區分組件和零部件）產品。
首先，氫具備的物理性質包括：分子小易滲透、易逃逸；氫原子的空隙效應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力，發生氫脆；以及爆炸性（爆炸極限是4.0%～75.6%（體積濃度））。因此，在制氫環節乃至整個氫能產業鏈中，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：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“藍氫”，CCUS產業用閥門足以另辟專題，且并非氫能專有，不做探討。
電解水制氫：通過風力、光伏等可再生能源制氫，即“綠氫”；同時新型制氫技術也不斷涌現。
儲運環節：儲氫方法主要分為（高壓）氣態儲氫、液態儲氫、固體儲氫三種；氫儲運分為氣氫輸送（長管拖車和管道輸送）、液氫輸送（液氫槽車）和固氫輸送（貨車）。
加注環節：按氫氣來源可以分為站外制氫和站內制氫，站外制氫的輸入加注和儲運基本是同一形態，站內制氫基本同電解水制氫環節，加注環節的輸出加注和儲運是同一形態。
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現階段的主要儲氫方式分為高壓氫瓶和高壓容器兩大類。高壓氣態儲氫瓶主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內膽纖維纏繞瓶（III型）和塑料內膽纖維纏繞瓶（IV型）四代產品，主要應用場景為車載式（車用及儲運）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，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。高壓氣體儲運氫目前是和供氫環節最緊密的儲運方式，高壓氣態儲氫瓶口閥（瓶閥）是核心的閥門產品。
車載儲氫系統一般包含多個儲氫瓶，由于設計車載儲氫系統時，有嚴格的標準（我國為例：GB/T 26990-2011《燃料電池電動汽車車載氫系統技術條件》、GB/T 29126-2012《燃料電池電動汽車 車載氫系統試驗方法》），車載儲氫系統設計應最大限度減少高壓管路管件連接點及閥門的數量，減少潛在漏點；而瓶口閥集成的功能越多，管路的連接點越少，故目前瓶口閥成熟產品的集成度較高，至少應集成主關斷閥、單向閥和壓力釋放裝置（PRD）、溢流閥等功能。
有機液態儲氫加、脫氫溫度較高、催化劑成本和效率難以兼容、裝置復雜；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劑）用途之外，民用應用場景（液氫氣化后輸入進燃料電池，例如車載等）相對較少，主要是儲運環節，涉及供氫環節較少。
關于低溫液態儲氫閥門，目前核心產品是低溫液氫加注閥。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，故相關閥門必須采用高真空絕熱設計；此外，閥門設計還需要考慮材料因低溫變形而產生的偏差。
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，儲運本身不涉及閥門。
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。供氫環節和儲運氫環節有可能是相互融合或交叉的，例如車載式高壓氣態儲氫瓶即可以視為儲運氫環節，又可視為供氫環節的一部分。
目前氫能民用主流的供氫為氣態氫，即無論是低溫液態氫儲運和高壓氣態氫儲運，到了供氫環節主流方式只有氣態氫，這是目前用氫環節的燃料電池性質決定的。
減壓閥是供氫環節的重要產品，因為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，而大跨度的減壓這對于減壓能力和穩壓效力有較高要求，減壓閥需要既可以大壓力跨度減壓，又保證閥后波動，一般在儲氫系統出口后和燃料電池入口前會分別設計兩級減壓閥。車載儲氫系統加上減壓閥構成了車載儲供氫系統。
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。?燃料電池技術相比于氫內燃機效率更高，目前是主流。
氫燃料電池目前按電解質和工作原理分類主要有質子交換膜燃料電池(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，系統基本都是由電堆（核心）、氫氣供給循環系統（空壓機）、空氣供給循環系統、水熱管理系統（增濕器）、電控系統、智能監控系統相互協調構成。都有管路設計。
燃料電池不涉及高壓或低溫環境，閥門設計難度相對沒有儲運氫和供氫環節難度大。電控技術將成為氫燃料電池系統開發最核心的技術之一，電磁閥將成為燃料電池閥門的主流方向，此外，對車載環境，閥門體積也要求越來越小。
高壓氣態氫的專有產品主要用于車載場景-車載儲運氫系統。
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中虛線框內所示）。
不同于一般介質，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，結合研發和實際應用經驗及行業內的慣用，綜合考慮工況適應性和輕量性要求，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。
目前國內主要是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，規模化后可大幅降低成本。
主要在儲氫系統和燃料電池之間，調節儲氫系統管路出口（高壓）和燃料電池管路入口（低壓）的氫氣壓力。減壓閥和儲氫系統構成了儲供氫系統。減壓閥常見于高壓氣態氫儲供氫系統，尤其常見于車載高壓氣態儲供氫系統。
供氫環節減壓閥作用凸顯。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。由于燃料電池的電堆對于進堆氫氣壓力的穩定性有較高要求，但考慮氣瓶壓力本身是不斷下降的，故一般設計兩級減壓閥，確保進堆氫氣壓力的穩定性。
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：與氫儲運形式無關，調壓及穩壓的需求（基于電堆對于進堆氫氣壓力穩定性的高要求）是剛需。
代表性閥門包括截止閥、單向閥、減壓閥、排空閥等，和車載環境的區別在于加氫站閥門不需要較高集成度。
低溫液態氫的專有產品，是低溫液態儲運氫過程中的關鍵部件。
目前低溫液態氫主要是儲運環節，涉及供氫環節較少，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位數的測試案例，故儲運環節的加注閥應用面更廣。
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：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。
操作可靠性也是設計重點,因外界環境與閥門內部溫差較大，或出現變形量不一致導致閥門操作不利。
與氣態氫相比，液氫供氫有顯著的空間、載重和航程優勢，未來或占據重要比例。
目前整個氫能產業鏈中，大部分核心產品已經完成國產化替代，但閥門特別是高壓氣態儲運氫及供氫和低溫液態儲運氫的閥門卡脖子問題仍然比較為突出。
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氫物理性質特殊，對閥門的設計要求非常高；特別在高壓、超低溫等極端環境下，對可靠性、密封等都有更高要求。
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國外企業研究超前，在材料/工藝/密封理論等方面的研究比較領先，率先研發出高壓氣態儲運氫及供氫、低溫液態儲運氫專用閥門，又經過大量驗證，使產品技術指標、性能、質量、可靠性等有比較顯著的提升。國內企業起步較晚。
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目前國內氫能產業處于發展早期，氫能業主和用戶打造樣品工程，不敢輕易試用國產品牌。
在加氫站領域，主要閥門種類如截止閥、單向閥、減壓閥、排空閥、電磁閥等產品的主流供應商以進口品牌為主，全球頭部企業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含量高的產品，其全球頭部企業包括加拿大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。
高壓氣態氫（儲運氫及供氫）閥門領域已有神通閥門、富瑞特裝、瀚氫動力、上海舜華、旗磐科技、未勢能源、國機集團合肥通用機械研究院、亞普股份、和瑞精密等布局。
低溫液態氫（儲運氫）方面的企業有杭氧股份、紐威股份、上海百圖、先創流體等。
用氫方面的企業有威孚高科、浙江宏昇、神通、富瑞等。
中國通用機械工業協會2022年9月10日批準《氫用低溫閥門 通用試驗方法》（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 通用技術規范》（T/CGMA 0407—2022）等標準，自2022年11月1日起實施。
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。
氫能閥門是先進制造和新能源結合的細分交叉領域。成本可控前提，部分應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氫瓶瓶口閥、減壓閥、低溫液氫加注閥等少數有代表性的閥門。雖然每種閥門可能暫時市場規模較小，但從整體看，氫能閥門依然有廣闊的市場空間。根據前瞻產業研究院GIA的數據，預計2026年，全球閥門制造行業的市場規模能夠超過900億美元。未來隨著氫能等新能源發展，氫能閥門將會興起，并逐漸融合石油等化石能源的傳統閥門市場。在氫能閥門這一細分交叉領域，國內企業均有廣闊機會。
原文始發于微信公眾號（艾邦氫科技網）：盤點氫能產業鏈中的閥門
