壓縮機循環的操作程序包括進氣、加壓與排氣等三個步驟。熱壓縮儲氫壓縮機系統 的加壓操作程序與一般容積式或離心式壓縮機相同。所不同者為容積式壓縮機加壓行程 氣體總量固定，藉由改變容積來加壓氣體；而熱壓縮儲氫壓縮機系統則是固定容積，而 藉由改變儲氫合金的釋氫壓力特性，增加固定容積內氣體總量來達到加壓氫氣的功能。
為完成壓縮程序，因此系統的設計須整合熱交換器、冷卻與加熱流體及氫氣管路設計。
機械式氫氣壓縮機主要是利用容積的改變來達成氫氣加壓目的，壓縮前氫氣的壓力 為P1，所佔體積V1，經過活塞壓縮後所佔體積V2，由波以爾定律假設溫度不變下，氫氣 最後的壓力P2 =P1‧V1 / V2，機械式氫氣壓縮機主要以電力為動力來源。熱壓縮儲氫系 統利用冷熱溫差來驅動儲氫合金將低壓氫氣加壓成高壓氫氣的氫氣壓縮機系統，以下為 兩者之比較表3-1及3-2【34】，可以明顯看得出兩者之間的最大的差異，就是壓縮時電能 的需求量，另外在ㄧ般的機械式壓縮機，產生高壓的情況下，氫氣純度上的提升是目前 遇到相當大的瓶頸，而熱壓縮儲氫系統所產生出來的氫氣純度高達6N以上，此濃度範圍 內的高壓氫氣，是非常具有經濟價值，因此熱壓縮儲氫系統的附加功能，是有機會取代 一般機械式壓縮機最大關鍵。以下為熱壓縮儲氫系統的四大主要元件的開發。
3-1 儲氫合金材料特性選用
圖3-1【35】為不同的儲氫合金 Van’s Hoff 曲線，橫座標為溫度，縱座標為壓力，
此圖規劃出三種不同的溫度區域，使用者可以在自我環境最佳取得的溫度範圍，以及所 需要的壓力範圍，選擇儲氫粉末，另外可看出Van’s Hoff 曲線斜率越陡，代表較短的溫 度差裡面可以獲的較高的壓力差，但這並不能代表此粉末會有較佳的吸氫濃度百分比以 及所吸收或釋放較少焓的熱量，故選擇的粉末得參數也是相當多且極為複雜，可使用多 種合金材料相互匹配可組成壓力比更高的熱壓縮儲氫系統。
本實驗第一級採取AB5型之NaLi5儲氫合金，此合金之特性為儲氫量大且活化較為 容易，並在150 度時可產生約 70bar 以上之壓力，此壓力可使高壓儲氫材料吸收較為有 效率，且價格較為便宜，而第二級為 AB2型之 TiZr 之儲氫合金，此合金在有限的溫度 範圍裡面，可產生超過200bar 以上之壓力，並且氫的吸藏量也非常高，但活化較為困難，
尤其是高壓儲氫材料，要活化時所對應之高壓高溫的環境，在系統中比較困難去營造此
環境；兩儲氫材料共通之關聯為，溫度40 度到 150 度之間吸藏氫量相當，NaLi5的合金 高溫出口壓力可當作TiZr 的合金入口壓力，且 TiZr 合金出口壓力為系統所設定之壓力，
由於高低壓儲氫材料之重量濃度百分比相近，因此每一組儲氫材料的量較為相等，由圖 3-2 金屬材料之排放得知儲氫合金槽儲存之合金約 1.4kg，儲氫槽外徑 6cm，儲氫槽內徑 5cm，儲氫槽長度為 30cm，鋼絲絨所佔之長度為 13.2cm，多孔性不鏽鋼管外徑 0.5cm，
儲氫合金可放置之體積為316.512cm3，故換算得知儲氫合金之密度為 4500kg/m3，本儲 氫罐預留較多且保守的膨脹空間，以避免合金單一方向膨脹，導致罐體毀損。
另外實驗中氫氣來源為研究級高壓鋼瓶，此鋼瓶壓力為150bar，且容量為 40L 純度 99.995%(4N)高純度的氫氣，這對於儲氫合金的保護較佳且使用壽命也可延長，可以避 免不必要的氣體與儲氫合金粉末結合，導致儲氫合金粉末的壞死，此壞死的氫合金必須 再度活化，將粉末產生新的表面，才有辦法在度吸收及釋放氫氣，故在實驗時，除了使 用高純度的氫氣外，在實驗開始前，使用氫氣將管路中殘餘氣體擠壓排放至外界，避免 殘留之不純氣體污染氫氣的純度。
3-2 儲氫合金容器設計
加壓的過程中，熱壓縮儲氫系統是利用儲氫合金的特性使氫氣的型態改變，先是以 物理及化學變化將氫氣和合金結合，以氫合金的方式儲存，儲氫槽內之狀態是非常穩 定，故較沒有安全上的疑慮，再藉由能量的改變使氫合金解離成氫氣及合金，此時所加 入之能量會產生一相對應之氫氣壓力，故相對應的氫氣壓力離開合金的鍵格裡，並且擴 散將氫氣給排放出來，故能量如何傳遞至合金粉末，是實驗設備中非常重要的環節，本 實驗採取圓形的不鏽鋼罐體，由於本實驗做動的壓力範圍屬於較高的壓力，因此採取不 鏽鋼的材料罐體，增加罐體承受的應力，並且與氫氣較不會產生反應，導致罐體的脆化，
另外使用圓形的幾何形狀，在於內部合金粉末存可以存放較多的量，以及四面八方的熱 傳量較為均勻，使合金接收能量速率較快且均勻，另外合金粉末內部的擺設也相當關 鍵，由於合金粉末吸收氫氣之後體積會有膨脹的情形，故在腔體內部必須有空間使合金 粉末自由的膨脹，但在膨脹的過程中避免在單一位置的累積，導致腔體的變形，故本實 驗以鋼絲絨來減緩合金膨脹時所殘留的應力，且固定合金粉末的位置，其導熱性質也相 當好，但經過長期的吸放氫的過程，合金粉末會漸漸崩解，使得粉末變得更為細小，最 小的顆粒直徑為2 奈米左右，故在儲氫槽內過濾的裝置也是不可缺少，此過濾裝置為多
孔性不鏽鋼材，可均勻的將氫氣引入至合金內部，及有效增加吸收氫氣之時間，腔體內
3-3 熱交換器設計
2. 熱側與冷測流體在冷熱週期切換時無混合現象。
P 為週期，
板片與氣體介面的熱通量為
中壓儲氫槽當當低溫時所對應入口壓力，而中壓儲氫槽在高溫中所對應之平台壓力，可 排放至高壓儲氫槽當低溫時所對應入口壓力，高壓儲氫槽高溫時所釋放出來之平台壓力 既為高壓氫氣；圖3-8為雙級熱壓縮儲氫壓縮機系統管路示意圖，在氫氣壓縮行程中，
由逆止閥控制氫氣流動方向，先將氫氣來源管路與儲氫合金管路間通連，並將熱交換流 體流經熱交換器中，以帶走儲氫合金的反應熱量維持一穩定操作溫度，當第一級儲氫合 金吸氫完成後，利用電控系統切換冷熱源，將熱流體流經熱交換器A中提高儲氫合金材 料的釋氫壓力，而冷流體流入另一組熱交換器B，冷却第二級儲氫合金溫度進行吸氫後，
再次切換冷熱源，加熱第二級儲氫合金釋放高壓氫氣；當出口壓力增壓到大於後端壓力 值時，系統出口之逆止閥開啟，完成氫氣加壓，利用二組以上儲氫合金反應床反覆進行 吸放氫的動作，可提供連續加壓供氫的系統性能。且在低壓儲氫槽及高壓儲氫槽的作動 溫度上，選擇吸放氫在同ㄧ區間，以簡化管路配置的問題。
3-4-3 多級連續釋氫熱壓縮儲氫系統理論
本系統亦可擴充為多級連續釋氫型態之熱壓縮儲氫系統，如圖3-9 所示，兩套的系 統，相互之間採取180 度之轉變，因此當一組儲氫瓶釋放氫氣時，另外一組儲氫瓶正在 吸收氫氣，當到達轉換時間時，則交換做動原理，因此可提高兩倍的壓縮時效性，且只 需要多花兩組儲氫合金床及熱交換器，看似簡單的系統提升，但卻遇到重大的問題，由 於氫氣流向的控制並非我們可以簡單的操作，逆止閥為簡單的機械零件，要使逆止閥作 動其兩端必須要有一定壓差，但氫氣的分子量低，且本系統之流量緩慢又少，因此逆止 閥在兩端壓差不明顯情況下，很難有效作動到正確方向，導致逆止閥無法達到全關或全 開，造成無法維預期氫氣流動之方向，因此系統無法運作。
非連續系統配置較為簡單，配合手動閥的開關可有效避免其問題，連續裝置的熱壓 縮系統，必須找到理想之逆止閥之作動壓力，才能有效控制氫氣之流向，避免氫氣在系 統內循環，而未將氫氣排放至正確位置。