在“碳达峰、碳中和”目标下，燃油汽车仿佛一夜之间失去了荣光，而电动汽车成为人们眼中的新贵。但是，在目前的技术条件下，电动汽车的续航能力成为备受诟病的槽点，在此背景下，燃料电池汽车打出了3分钟充能的“大招”，意图以此优势压制储能电池汽车的发展势头。于是，加氢站作为氢能大规模应用的关键性基础设施，走进了人们的视野。
加氢站的运转模式与加气站相仿，按照氢气获取方式可分为站内制氢加氢站和外供氢加氢站两种。站内制氢加氢站是在加氢站内建设制氢设备，比如天然气重整制氢或电解水制氢，相当于配置了一座小型化工厂。站内制氢具有自主灵活的特点，许多国家都采用这种模式建设加氢站。但由于其建设标准高、投资大，很难做到简单高效，难以普及。外供氢加氢站采用管道输送、液氢罐车运输、氢气长管拖车运输等多种方式实现供氢目的，由于缺乏输氢管道，实际操作当中几乎都是采用罐车运输。
完整的加氢站通常由制氢系统（站内制氢加氢站）或输送系统（外供氢加氢站）、调压干燥系统、氢气压缩系统、储氢系统、加注系统和控制系统组成，其中氢气压缩系统、储氢系统和加注系统是核心装置。由于氢气密度特别低，加氢站必须配置氢气压缩机，以实现氢气加压存储。氢气压缩机的费用往往可占全站投资的30％以上。为了更好利用氢气的压力以降低成本，加氢站内常常设置多个压力级别不同的标准储氢罐。直接为汽车充氢气的是低压罐，当低压罐中氢气压力降到安全值后再将高压储罐中的氢气转移进来。
由于氢气的穿透性强且易燃易爆，对加氢机的承压能力和安全性的要求，也远远高于普通加气站的加注设备。加氢站的建设要求非常严格，从建设过程中的选材，到消防设施的配置，以及站内安全措施都要高标准，同时还必须配备专门的防静电、采暖通风、防雷电等配置。为了更好保障加氢站安全，通常把站内区域按照危险等级划分为不同权限的小区域，一般常分为生产区、操作区和服务区，不同区域设置明显标识。生产区包括卸车区、压缩机区、储气区，操作区包括加注区、加氢机区，服务区包括值班室、便利店、卫生间等无氢区域。生产区非工作人员不得入内。
车辆加注氢气最多需要5分钟，加注期间车上人员须在服务区等候，加注氢气操作由专门的加氢员完成；付费在服务区完成，进站人员不可以吸烟或进行其他产生明火的行为，站内有多处静电卸放柱，进入站区人员必须首先放电，遇有雷雨天气不得进行卸车、放空及加氢操作，涉氢操作前必须先释放静电；不得敲击站内物品防止产生火花。
加氢站是氢能发展利用的关键环节，是为氢燃料电池汽车提供氢气供应的场所。当前加氢站的建设还未达到像建设加油站那样容易，主要还是因为氢气仍属于危险化学品管理范畴，已有的加氢站多是研究与示范类型。另外，由于氢气的特殊性质，加氢站配置的许多器材需要满足某些特殊要求，要选用相对昂贵的材料制造；同时，加氢站的空间不宜拥挤。受种种因素的影响，加氢站建设非常昂贵，当前尚无有效办法降低建设成本。将来，随着氢能的市场规模不断扩大，制约加氢站发展的关键问题会慢慢得以解决，足够数量加氢站投入运行将提高氢能产业配套能力，使氢能产业链逐渐走向成熟。
