氫能作為人類究極的清潔能源，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，隨著各地氫能中長期發(fā)展規(guī)劃的提出，在交通領(lǐng)域，氫燃料電池汽車率先進(jìn)入大眾的視野。
氫燃料電池汽車具備許多優(yōu)勢(shì)，例如低噪、啟動(dòng)快速、續(xù)航長、零排放等，有人預(yù)言氫燃料電池車將引領(lǐng)汽車行業(yè)下一場(chǎng)革命，但是高壓儲(chǔ)氫瓶以及氫的爆燃效果，還是讓人會(huì)對(duì)氫燃料電池車產(chǎn)生了疑慮：它安全么？會(huì)爆炸么？
氫氣在2022年1月，被正式定義為能源屬性，作為新興能源其安全應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，現(xiàn)有的燃料電池車輛安全設(shè)計(jì)可以有效解決氫氣泄露問題，并降低汽車劇烈碰撞等各種場(chǎng)合下發(fā)生氫氣爆炸的可能。與燃油車和鋰電池車相比，燃料電池車的安全系數(shù)很值得信賴。
氫燃料電池車的安全性，不只是氫燃料電池安不安全的問題，實(shí)際上氫燃料電池車從設(shè)計(jì)研發(fā)到量產(chǎn)運(yùn)行，已經(jīng)形成了一個(gè)較為完備的科學(xué)體系。讓我們從氫氣的特性、儲(chǔ)運(yùn)過程、燃料電池車輛的安全設(shè)計(jì)、事故和極端情況下的車輛安全、加氫設(shè)施的安全規(guī)范等角度來看它的安全性吧。
從氫氣的特性上來看：
“擴(kuò)散快，不易形成可爆炸氣霧，且其泄露能量和爆炸當(dāng)量較低”
氫氣的特性
泄露性
泄露速度快于常見燃料，但泄露總能量不高。
擴(kuò)散力
具有很高的擴(kuò)散系數(shù)和浮力，泄漏時(shí)可迅速降低濃度。
爆炸性
爆炸極限范圍寬，但爆炸能很低且不產(chǎn)生濃煙和灰霾。
氫脆現(xiàn)象
會(huì)引起金屬脆化裂紋，可以選用合適的材料防護(hù)避免。
在許多情況下，氫比我們目前用來驅(qū)動(dòng)的汽車燃料更安全。作為液體，碳基燃料一旦泄露就會(huì)流動(dòng)散布開來。
當(dāng)傳統(tǒng)燃料燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生灰燼，同時(shí)輻射大量的熱。然而氫卻不是這樣。氫燃燒時(shí)不產(chǎn)生熱的灰燼，很少輻射熱量。更重要的是，當(dāng)氫氣泄漏時(shí)，它不是流動(dòng)開來，而是迅速揮發(fā)散布的大氣中，所以它幾乎沒有時(shí)間來燃燒。
從氫氣的儲(chǔ)運(yùn)過程上來看：
“氫氣作為工業(yè)氣體已經(jīng)有很長的使用歷史，安全規(guī)范完整，有標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程”
氫氣的儲(chǔ)運(yùn)
運(yùn)氫的方式主要分為氣氫拖車運(yùn)輸、氣氫道運(yùn)輸和液氫罐車運(yùn)輸。從現(xiàn)階段加氫站對(duì)運(yùn)輸距離（500Km,200Km為宜）和運(yùn)輸規(guī)模 （10噸/天)的需求來看，氫氣最佳的運(yùn)輸方式仍是氣氫拖車。
氣氫拖車系統(tǒng)的運(yùn)行過程如下
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(chǔ)存容器作為加氫站的存貯設(shè)備，同時(shí)拾起原本位于加氫站的"空 載"管狀容器，運(yùn)回集中生產(chǎn)廠開始新一輪的加載。
氣氫拖車安全措施
氣瓶質(zhì)量
氣瓶內(nèi)外表面均經(jīng)過噴丸處理，并用內(nèi)窺攝像系統(tǒng)逐只進(jìn)行內(nèi)部全面檢查確保不得有任何裂紋狀缺陷存在。
爆破片裝置
裝在氣瓶的兩端，較安全閥體枳小、重量輕，但密封十分可靠。
壓力表和溫度計(jì)
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體壓力和溫度。
安全聯(lián)鎖裝置
裝卸氣過程中嚴(yán)禁拖車啟動(dòng)運(yùn)行。防止裝卸軟管等連接部位拉斷、氣體泄漏等。
導(dǎo)靜電裝置
隨時(shí)導(dǎo)出運(yùn)行時(shí)及充卸氣時(shí)積聚的靜電荷，不至于突然放電而產(chǎn)生電火花。
氫氣的充裝方式
“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(gè)氫氣充裝工藝十分復(fù)雜，包括壓縮機(jī)、罐裝系統(tǒng)等各環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的安全措施。”
氫氣圧縮機(jī)的安全保障
氫氣壓縮機(jī)采用控制器進(jìn)行集中控制，控制系統(tǒng)還設(shè)致有各種自動(dòng)保護(hù)功能和故障報(bào)警信息顯示功能，可以監(jiān)控壓縮機(jī)各處壓力，一旦壓力超出規(guī)定范圍，壓縮機(jī)連鎖自動(dòng)停機(jī)以保證安全。
氫氣充裝系統(tǒng)的安全保障
超壓保護(hù)：在氫氣充上設(shè)置氫氣超壓泄壓安全閥，避免氫氣充裝系統(tǒng)發(fā)生超壓事故。
回流保護(hù)：在氫氣上設(shè)置氫氣回流閥，域少排放大氣的氫氣量。
放空保護(hù)：在充裝排上設(shè)置氫氣放空管通，避免形成爆炸性混合氣體。
車輛安全設(shè)計(jì)
車載供氫系統(tǒng)：設(shè)計(jì)與材料雙管齊下，實(shí)現(xiàn)安全用氫多重保障
“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。”
技術(shù)設(shè)計(jì)角度
車載供備系統(tǒng)主要由加注口、單向閥、安全閥、溢流闡、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(hù)、低壓報(bào)警，過壓保爐、過流保護(hù)等功能：還考虛到了碰撞安全、氫氣泄漏的控制等。
零部件制造角度
用于儲(chǔ)存氫氣的氫瓶和系統(tǒng)管路由于氫脆等原因?qū)ζ湟筝^高，因此選擇的材料以及保護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)氫系統(tǒng)的安全至關(guān)里要。
儲(chǔ)氫瓶安全嗎
氫氣瓶的設(shè)計(jì)
儲(chǔ)氫瓶材料的選擇
采用鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞的高壓儲(chǔ) 氫瓶，其重量輕，單位儲(chǔ)氫密度高，具有優(yōu)良的韌性和抗撞擊性能
儲(chǔ)氫罐保護(hù)
采用整體式設(shè)計(jì)，整個(gè)框架通過3根橫梁和2根縱梁將氫氣集成到一個(gè)框架 總成中，保證在碰撞時(shí)，高壓儲(chǔ)氫罐的動(dòng)態(tài)位移不會(huì)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、疲勞性和勞裂紋擴(kuò)展性能出眾，具有較好的氫脆性能。
燃?xì)夤茉O(shè)計(jì)
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(hù)車艙內(nèi)不會(huì)被火焰殃及。
氫燃料電池整車：
燃料電池整車：擁有嚴(yán)格的性能測(cè)試與密切的氫氣監(jiān)控體系
多樣化電池汽車出廠時(shí)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)的安全檢測(cè)應(yīng)用到燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)的開發(fā)方面。燃料電池汽車在出廠之前就要做多次安全性測(cè)試。
密切的監(jiān)控體系確保燃料電池車在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的安全性，根據(jù)不同的要求，在燃料電池車上對(duì)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(duì)安全性能考慮，燃料電池車總共要求安 裝4個(gè)氫氣傳感器，而所有傳感器信號(hào)需直接傳送到儀表盤的醒目位置，及時(shí)通知駕駛員。
極端情況下的車輛安全
國內(nèi)外著名的燃料電池車廠商都針對(duì)儲(chǔ)氫瓶的安全性在各類條件下做了多方面實(shí)踐測(cè)試，多角度的展示了氫氣儲(chǔ)備和使用技術(shù)下氫能的安全性是十分有保障的。
在豐田內(nèi)部的氫燃料泄露測(cè)試中，與汽油車相比，氫燃料汽車具備更高的安全可靠性。
通過實(shí)際的安全試驗(yàn)和模擬，不難看出氫氣實(shí)際上有著可以與傳統(tǒng)燃油比肩的安全性，甚至更加安全。氫氣爆炸的現(xiàn)象很難在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)。
除了以上問題之外，還有一個(gè)至關(guān)重要的問題：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(jì)需要抿據(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(gè)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(jì)防火規(guī)范》，共同對(duì)國內(nèi)加氫站建設(shè)起到了指導(dǎo)作用。
加氫裝置安全：加氣搶連接到車的加氣口后被電磁機(jī)構(gòu)鎖住，安全性和電動(dòng)車充電接頭的水 平相當(dāng)，在給氣瓶充氣時(shí)，可有效防止氣體進(jìn)入電池。值得一提的是，日本最新法律規(guī)定，用戶不允許自己操作加氫設(shè)備，而應(yīng)由專業(yè)工作人員完成加氫工作，也是出于防止事故犮生的考慮。
加氫站內(nèi)存儲(chǔ)的大量高壓氫若發(fā)生池漏，極易形成大規(guī)模可燃?xì)庠疲?一經(jīng)點(diǎn)燃便會(huì)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(jī)構(gòu)有對(duì)于加氫站高壓氫氣泄漏爆炸進(jìn)行模擬研究，對(duì)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(yàn)意義。
由于氫氣擴(kuò)散速度快，即使發(fā)生泄露也主要是垂直上升擴(kuò)散，不會(huì)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固內(nèi)，說明加氫站建設(shè)規(guī)范合理有效，能夠保障整體安全性。
在充分考慮氫氣特性的前提下，氫燃料電池車，有防彈級(jí)別的儲(chǔ)氫瓶、有科學(xué)嚴(yán)密的運(yùn)輸方式以及安全可靠的加氫設(shè)施做保障，有效解決氫氣泄露問題，并降低汽車劇烈碰撞等各種場(chǎng)合下發(fā)生氫氣爆炸的可能。
原標(biāo)題：氫能汽車真的安全嗎
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