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、可持續的新能源，被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，是人類的戰略能源發展方向。
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，建立四個坐標分別是擴散、浮力、爆炸下限和燃燒速度的倒數，越靠近坐標原點越危險。可以看出，就擴散、浮力和爆炸下限而言，氫氣都遠比其它燃料安全，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防爆標準
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生濃煙年和灰霾
■氫脆現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）。從現階段加氫站對運輸距離（<500km，200km為宜）和運輸規模（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雜，包括壓縮機、罐裝系統等各環節都有相應的安全措施。
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：設計與材料雙管齊下，實現用氫安全多重保障
車載供氫系統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提供穩定壓力的氫氣，而其安全措施主要從預防與監控兩方面著手。
從技術設計的角度說：車載供氫系統主要由高壓儲氫瓶、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管路由于氫脆等原因對其要求較高，選擇合適的材料以及保護結構對儲氫系統的安全至關重要。
儲氫瓶材料：鋁合金內膽碳纖維高壓儲氫瓶，重量輕、儲氫密度高、優良的韌性和抗撞擊性能；
儲氫罐保護：采用整體式設計，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，高壓儲氫瓶動態位移不會太大，避免斷裂；
氫系統管路：氫管路中大多采用316不銹鋼材質的管路，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；
燃氣管設計：燃氣管排出氫氣的方向是順延車底部的前后方向，可以保護車艙內不會被火焰殃及。
燃料電池動力汽車車載氫系統及加氫口強檢報告：
3.2燃料電池整車：擁有嚴格的性能測試與密切的氫氣監控體系
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安全性之外，相關的安全性檢測在應用在燃料電池汽車動力系統的開發方面。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、系統振動檢測和追尾碰撞安全以及防追尾檢測在內的各類出廠檢測，確保整車的用氫安全和各類碰撞情況下的安全性。
密切的監控體系確保燃料電池車在實際運行時的安全性：根據不同的要求，在燃料電池車上對氫氣傳感器類型、數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元件都使用鉑金制造，穩定性高。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燃油比肩的安全性，甚至更加安全。現實條件下氫氣爆炸并非想象中的那么容易實現。
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、加氫基礎設施安全嗎？
——已有相關技術規范指導，加快健全行業標準體系
加氫站是構建未來燃料電池汽車網絡的重要環節
加氫站的安全設計需要根據加氫站自身的設備組成和加氫模式建立相應的技術規范。世界上已經有10多個國家制定了加氫站法規，包括日本、美國、英國等。我國也于2010年頒布了《加氫站技術規范》（GB50516-2010），其中的標準和要求等主要參考了制氫站的標準，結合原有的《建筑設計防火規范》，共同對國內加氫站建設起到了指導作用。
加氫裝置安全：加氣槍連接到車的加氣口后被電磁機構鎖住，安全性和電動車充電接頭的水平相當。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范切實有效
加氫站內存儲的大量高壓氫氣若發生泄漏，極易形成大規模可燃氣云，一經點燃便會引發劇烈的爆炸事故，是最主要的安全威脅。國內研究機構有對于加氫站高壓氫氣泄漏爆炸事故進行模擬研究，對于防爆區域劃分、事故防范控制措施制定等方面都具有指導和檢驗意義。
綜合來看：由于氫氣的擴散速度快，即使發生泄露也主要是垂直上升擴散，不會蔓延到周邊地區。且在可燃氣云被引燃爆炸的情況下，只要站內設施的布置符合安全距離規定，防爆墻設置合理，可以確保事故范圍和影響在有限范圍內，說明加氫站的建設規范合理有效，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計、事故和極端情況下的車輛安全、加氫設施的安全規范5個角度全面分析了氫氣的使用安全問題，結論：氫氣安全性足以媲美傳統燃料和鋰電。
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