鉅大LARGE | 點擊量：725次 | 2019年03月21日
燃料電池車用氫安全嗎
氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，是人類的?zhàn)略能源發(fā)展方向。
1、氫氣安全嗎？
——安全性能不亞于常見燃料，可以滿足應(yīng)用需求
氫氣的主要特性和其它常見燃料作對比，建立四個坐標(biāo)分別是擴散、浮力、爆炸下限和燃燒速度的倒數(shù)，越靠近坐標(biāo)原點越危險?？梢钥闯?，就擴散、浮力和爆炸下限而言，氫氣都遠(yuǎn)比其它燃料安全，不容易形成可爆炸的氣霧，因而只要建立有效的防控手段，氫氣的安全性還是十分出眾的。
氫氣特性分析如下
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
■氫氣泄露速度快于常見燃料，但泄漏總能量不高
■氫氣具有很高的擴散系數(shù)和浮力，泄漏時可迅速降低濃度
■氫氣爆炸極限范圍寬，但爆炸能很低且不產(chǎn)生濃煙年和灰霾
■氫脆現(xiàn)象會引起金屬脆化裂紋，可以選用合適的材料防護避免。
2、氫氣的儲運安全嗎？
——以氣氫拖車運輸為主，從充裝到儲運安全措施完善
運氫的方式主要分為：氣氫拖車運輸（tubetrailer）、氣氫管道運輸（pipeline）和液氫罐車運輸（liquidtruck）。從現(xiàn)階段加氫站對運輸距離（<500km，200km為宜）和運輸規(guī)模（10噸/天）的需求來看，氫氣最佳的運輸方式仍是氣氫拖車。
現(xiàn)階段氫氣運輸方式
空載氣氫拖車在集中制氫廠加氫到滿載，然后車輛行駛到加氫站，直接卸下車上管狀儲存容器作為加氫站的存貯設(shè)備，同時拾起原本位于加氫站的“空載”管狀容器，運回集中生產(chǎn)廠開始新一輪的加載。
氫氣充裝方式
為了將常溫下將7kPa的氫氣多步壓縮至35MPa甚至更高專供氫氣長管車充裝，整個氫氣充裝工藝十分復(fù)雜，包括壓縮機、罐裝系統(tǒng)等各環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的安全措施。
氫氣壓縮機的安全保障，可編程控制器進行集中控制
氫氣充裝系統(tǒng)的安全保障，超壓保護、回流保護、放空保護
3、燃料電池車輛安全嗎？
——設(shè)計完備提供全方位防護，實際運行安全有效
3.1車載供氫系統(tǒng)：設(shè)計與材料雙管齊下，實現(xiàn)用氫安全多重保障
車載供氫系統(tǒng)是燃料電池汽車的重要組成部分，功能主要是為燃料電池系統(tǒng)提供穩(wěn)定壓力的氫氣，而其安全措施主要從預(yù)防與監(jiān)控兩方面著手。
從技術(shù)設(shè)計的角度說：車載供氫系統(tǒng)主要由高壓儲氫瓶、加注口、單向閥、安全閥、溢流閥、減壓閥、電磁閥、熱溶栓、壓力和溫度傳感器以及氫管路等零部件組成。其不僅具備過溫保護、低壓報警、過壓保護、過流保護等功能，還考慮到了碰撞安全、氫氣泄漏的控制等。
車載供氫系統(tǒng)安全防護措施
從零部件制造的角度說：用于儲存氫氣的氫瓶和系統(tǒng)管路由于氫脆等原因?qū)ζ湟筝^高，選擇合適的材料以及保護結(jié)構(gòu)對儲氫系統(tǒng)的安全至關(guān)重要。
儲氫瓶材料：鋁合金內(nèi)膽碳纖維高壓儲氫瓶，重量輕、儲氫密度高、優(yōu)良的韌性和抗撞擊性能；
儲氫罐保護：采用整體式設(shè)計，整個框架通過3根橫梁和2根縱梁將氫氣罐集成到框架總成，保證在撞擊時，高壓儲氫瓶動態(tài)位移不會太大，避免斷裂；
氫系統(tǒng)管路：氫管路中大多采用316不銹鋼材質(zhì)的管路，其在氫氣中的拉伸性能、疲勞性能和老裂紋擴展性能出眾，較好的抗氫脆性能；
燃?xì)夤茉O(shè)計：燃?xì)夤芘懦鰵錃獾姆较蚴琼樠榆嚨撞康那昂蠓较?，可以保護車艙內(nèi)不會被火焰殃及。
燃料電池動力汽車車載氫系統(tǒng)及加氫口強檢報告：
3.2燃料電池整車：擁有嚴(yán)格的性能測試與密切的氫氣監(jiān)控體系
多樣化的安全性測試能確保燃料電池汽車出廠時的安全性和一致性：除了保證車載氫氣系統(tǒng)安全性之外，相關(guān)的安全性檢測在應(yīng)用在燃料電池汽車動力系統(tǒng)的開發(fā)方面。燃料電池汽車出廠之前就要做多次安全性測試。
來源：《基于氫燃料電池汽車碰撞安全性的研究》，包括氫氣泄漏檢測、系統(tǒng)振動檢測和追尾碰撞安全以及防追尾檢測在內(nèi)的各類出廠檢測，確保整車的用氫安全和各類碰撞情況下的安全性。
密切的監(jiān)控體系確保燃料電池車在實際運行時的安全性：根據(jù)不同的要求，在燃料電池車上對氫氣傳感器類型、數(shù)量以及布致的位置均有一定的要求。燃料電池車氫氣傳感器核心感應(yīng)元件都使用鉑金制造，穩(wěn)定性高。一般來說，出于對安全性能考慮，燃料電池車總共要求安裝4個氫氣傳感器，而所有傳感器信號需直接傳送到儀表盤的醒目位置，及時通知駕駛員。
4、車輛面對事故和極端情況還安全嗎？
——儲氫瓶被貫穿火燒不易炸裂，密閉空間氫氣泄露難引發(fā)爆炸
氫氣安全
針對儲氫瓶的安全性在各類條件下有多方面實踐測試，在氫氣儲備和使用技術(shù)下氫能的安全性是十分有保障的。如下的安全試驗和模擬，不難看出氫氣實際上有著可以與傳統(tǒng)燃油比肩的安全性，甚至更加安全?，F(xiàn)實條件下氫氣爆炸并非想象中的那么容易實現(xiàn)。
①儲氫瓶子彈貫穿試驗，未爆炸；
②儲氫瓶火燒試驗長達13分，儲氫瓶依然完好，未爆炸。
儲氫瓶泄漏點火試驗：氫燃料電池汽車火焰是從后備箱向上竄，一分鐘后氫燃料電池汽車依舊只是氫氣向上燃燒，對汽車基本沒有損壞，而此時燃油車早已成為一個大火球，只剩下燃燒后的車架。
5、加氫基礎(chǔ)設(shè)施安全嗎？
——已有相關(guān)技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)，加快健全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系
加氫站是構(gòu)建未來燃料電池汽車網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)
加氫站的安全設(shè)計需要根據(jù)加氫站自身的設(shè)備組成和加氫模式建立相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。世界上已經(jīng)有10多個國家制定了加氫站法規(guī)，包括日本、美國、英國等。我國也于2010年頒布了《加氫站技術(shù)規(guī)范》（GB50516-2010），其中的標(biāo)準(zhǔn)和要求等主要參考了制氫站的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合原有的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，共同對國內(nèi)加氫站建設(shè)起到了指導(dǎo)作用。
加氫裝置安全：加氣槍連接到車的加氣口后被電磁機構(gòu)鎖住，安全性和電動車充電接頭的水平相當(dāng)。管路電磁閥，在給氣瓶充氣時，可有效防止氣體進入電池。
加氫站爆炸事故模擬證明安全規(guī)范切實有效
加氫站內(nèi)存儲的大量高壓氫氣若發(fā)生泄漏，極易形成大規(guī)?？扇?xì)庠?，一?jīng)點燃便會引發(fā)劇烈的爆炸事故，是最主要的安全威脅。國內(nèi)研究機構(gòu)有對于加氫站高壓氫氣泄漏爆炸事故進行模擬研究，對于防爆區(qū)域劃分、事故防范控制措施制定等方面都具有指導(dǎo)和檢驗意義。
綜合來看：由于氫氣的擴散速度快，即使發(fā)生泄露也主要是垂直上升擴散，不會蔓延到周邊地區(qū)。且在可燃?xì)庠票灰急ǖ那闆r下，只要站內(nèi)設(shè)施的布置符合安全距離規(guī)定，防爆墻設(shè)置合理，可以確保事故范圍和影響在有限范圍內(nèi)，說明加氫站的建設(shè)規(guī)范合理有效，能夠保障其整體安全性。
綜上，從氫氣的特性、儲運過程、燃料電池車輛的安全設(shè)計、事故和極端情況下的車輛安全、加氫設(shè)施的安全規(guī)范5個角度全面分析了氫氣的使用安全問題，結(jié)論：氫氣安全性足以媲美傳統(tǒng)燃料和鋰電。
上一篇：電動車電池十問十答
