随着化石燃料的日益枯竭,氢能源是世界范围内大力发展的新能源。在氢能源市场化过程中,需要大量建设加氢站,从而保证氢燃料电池车的行驶里程。加氢站氢源经增压、储存、加注等流程注入车载气瓶的过程中,氢气由于压缩和节流膨胀效应,温度明显升高,过高的温度会对加氢站氢气储罐和车载气瓶的安全造成威胁。因此设计开发在加氢过程中传热良好、结构紧凑、且在高压环境内安全可控的氢气冷却器很有必要。本文主要研究内容如下:首先,根据加氢站从供氢源、增压系统、储存系统到加注系统的工艺流程特点,利用Aspen HYSYS过程模拟软件中稳态与动态模拟功能,基于SAE J2601-2016中要求的加氢站工艺规范,建立氢气增压系统、储存系统和加注系统的模拟流程。通过仿真分析,得到各工艺单元中冷却器的进出口流体物性与热负荷,对模拟仿真数据进行分析,确定出一个标准冷却器,以流量为6.64m3/h、热负荷为29.7k W作为加氢站标准冷却器工艺参数,并建立了由标准冷却器组合构成的加氢站换热网络。其次,以标准冷却器工艺参数为依据,采用错流式窄流道紧凑型冷却器芯体结构,并对芯体结构进行分析和优化,主要优化的冷却器芯体结构参数包括氢气孔道的孔径、孔数、排布方式、水平与垂直孔中心距、氢气流通长度。用Solid Works软件建立该冷却器芯体10mm、8mm、6mm三种氢气孔径下不同氢气水平孔心距和竖直孔心距的三维模型。（1）基于ANSYS Workbench中结构力学分析模块对其进行有限元分析,并对冷却器芯体中应力最大值处进行应力线性化分析,确定出三种氢气孔径下最优氢气孔水平孔心距和交错孔竖直孔心距,进而对冷却器芯体氢气流通截面尺寸做出定义。（2）用FLUENT对这三种优化方案进行流场模拟,观察其氢气流通截面的温度变化趋势,得出达到冷却需求时的氢气流通长度,确定了冷却器芯体在氢气流通方向的长度尺寸。依据冷却器体积最小的优化目的,确定出6mm氢气孔直径的冷却器芯体结构为最终优化方案。最后,对最终优化方案确定的标准冷却器芯体结构,增设氢气分布结构和冷流体侧封头,完成标准冷却器整体结构设计,并对冷却器整体进行结构力学分析和流场模拟,验证了其整体强度满足要求,且氢气在孔道内分布均匀。说明这种错流式窄流道紧凑型冷却器结构能够满足70MPa加氢站氢气冷却的需要。