科普 | 航天專家靳殷實告訴你如何正確掌握氫燃料電池汽車安全性

    隨著中國新能源汽車的深入發展，氫燃料電池汽車的前景逐漸清晰，越來越多的人相信，中國氫燃料電池汽車將首先應用于商用車領域，尤其是客車和物流車的應用。2017年10月20日，科技部部長萬鋼來到北京億華通科技股份有限公司，參觀了配套億華通技術的福田歐輝全系列氫燃料電池客車。萬鋼部長十分看好氫燃料電池客車在遠程公交領域的發展前景。

　　但也有不少的公交客運物流企業對氫燃料電池客車的安全性有所顧慮。國內航天專家靳殷實在近日接受中國客車網采訪時表示，現在很多車企都在研制燃料電池汽車，因此，氫燃料電池汽車的安全性研究更要加強，中國客車不能再重復電動化過程中“先進入后提高”、“先上馬后治理”的現象，否則就會出現低端重復制造、企業扎堆競爭的老路子。

　　氫燃料技術：汽車與航天技術擦出的火花

　　從上來看，目前豐田、本田、日產、現代在氫燃料電池汽車研發生產方面走在了世界前列，寶馬、凱迪拉克等也在推進，近些年美國Van Hool、New Flyer、德國奔馳戴姆勒、日本豐田和日野都有氫燃料電池客車上路運營。

　　在國內，2008年北京奧運會期間，福田歐輝與清華大學億華通團隊合作的3輛氫燃料電池客車參與示范;2010年上海世博會期間，清華大學與億華通團隊、同濟大學與上汽合作的各3輛申沃氫燃料電池客車參與示范，2010年新加坡青奧會期間，海格和清華大學億華通團隊合作的1輛氫燃料電池客車參與示范。

　　2016年佛山飛馳客車與廣東國鴻、億華通等合作的28輛氫燃料電池客車在云浮、三水開始掛牌運營;2016年，福田歐輝氫燃料電池客車獲得某運營企業100臺訂單，這是迄今為止zui大的商業化訂單，2017年-2018年，歐輝氫燃料電池客車將在張家口開始運營。

　　據中國客車網了解，截止2017年10月第301批工信部公告，已經通過工信部產品公告的客車企業有宇通、福田、金旅、申龍、南京金龍、青年、飛馳等;輕客品牌有上海大通;物流車品牌有東風、青年。

　　此外，中植、中通、申沃、揚子江、五洲龍、陸地方舟、沂星等客車企業的氫燃料電池樣車先后亮相，青年、重汽、聯孚等客車企業也都紛紛宣布有樣車問世。

　　其實，早在上個世紀60年代，氫燃料電池就已經成功地應用于航天領域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進入20世紀70年代以后，隨著燃料電池技術成熟，氫燃料電池很快被運用于發電和汽車。

　　北京航天發射技術研究所與長征火箭工業有限公司就是在這種情況下，利用技術優勢，共同設立了航天新長征電動汽車技術有限公司，公司依托15所與長征火箭公司多年積累的航天應用技術能力，致力于燃料電池、新能源車、新能源汽車零部件等項目與產品的運營。

     靳殷實是這家公司的專家，他的身份還包括中國運載火箭技術研究院研究員、全國燃料電池及液流電池標委會委員、全國汽車標委會燃料電池汽車標準工作組成員等。

　　從航天專家轉向氫燃料汽車專家，靳殷實積極響應國家新能源戰略，跟隨國家產業政策和市場需求，充分發揮自身的技術優勢，力爭在新能源汽車及零部件行業中貢獻自己的知識和力量。

　　靳殷實告訴中國客車網：氫是易燃易爆化學危險品，但氫燃料電池汽車本身是安全的。

　　不過，靳殷實認為，氫安全的問題，不但需要汽車企業深入了解，也需要對用戶進行科普。下文的內容，就是中國客車網根據靳殷實研究員的訪談，結合他的演講內容和研究成果，整理而成：

　　氫易燃易爆，但它是風險可控相對安全的燃料

　　靳殷實介紹，氫氣是易燃易爆危險品，它無色無味，所以人類感官無法對其泄露有所警覺，但它又是一種風險可控的燃料。因此氫燃料電池汽車的安全主要包括三個方面：機械及結構方面的安全、電安全、氫安全。

    根據上圖所示的氫氣特性，氫氣的可燃范圍為4-75vol%，爆炸范圍為18-59vol%，點火能量為0.02mj。結合以往氫氣事故研究，靳殷實向中國客車網介紹，當儲氫氣的壓力容器受熱，氫氣壓力超過容器材料zui大壓力極*，會引起容器爆裂，因此，儲氫氣的壓力容器必須要始終處于安全狀態。

　　另外，氫氣不允許泄露。當空氣中氫的濃度達到4%-75%的時候，施加靜電、明火或混合空氣溫度達到攝氏527°及以上時，氫氣會發生爆炸。

燃料電池儲氫方式有三種：高壓儲氫、液氫、金屬氫化物(如下圖)

附：

　　氫燃料電池汽車，廠家和用戶都要學的安全問題，涉及到國家標準的，重點有以下方面：

　　首先在加氫過程中的安全

　　靳殷實向中國客車網介紹，根據國家標準《燃料電池電動汽車 加氫口》方面的要求如下：

　　5.1一般要求

　　5.1.1接口型式及尺寸應符合4.1的要求。

　　5.1.2加氫口應符合GB/T 24549--2009中4.2.2的有關規定。

　　5.1.3加氫口應有防止水和灰塵進人接口并能防止接口損傷的防塵蓋，應有防止防塵蓋丟失的裝置。

　　5.1.4加氫口應有接地連接裝置，除非車輛上有其他能消除靜電的措施。

　　5.1.5加氫口應有防止壓力超過標稱壓力的壓縮氫氣通過加氫口的功能。

　　5.1.6加氫口與氫接觸的材料應與氫兼容，在設計的使用壽命期限內，不會發生氫脆現象。

　　《燃料電池電動汽車 安全要求》安全要求如下：

　　氣密性：按6.3規定的方法進行氣密性試驗，用檢漏液檢查如果1 分鐘之內無氣泡產生則為合格。

　　耐溫性：按6.4規定的方法進行耐溫性試驗后其氣密性應符合5.2.1的要求。

　　相容性：加氫口與氫氣接觸的非金屬零件，按6.5規定的方法進行相容性試驗后，其體積膨脹率應不大于25%，體積收縮率應不大于10%，質量變化率應不大于10%。

　　耐氧老化性：加氫口與氫氣接觸的非金屬零件，按6.6規定的方法進行耐氧老化性試驗后，不應出現變形、變質、斑點及裂紋等現象。

　　液靜壓強度：加氫口的承壓零件按6.7規定的方法進行液靜壓強度試驗后，應不出現任何裂紋、*變形。

　　耐振性：加氫口按6.8規定的方法進行耐振性試驗后，所有連接件不應松動，其氣密性應符合5.2.1的要求。

　　耐異常壓力：加氫口按6.9規定的方法進行耐異常壓力試驗后，所有連接件不應松動，其氣密性應符合5.2.1的要求。

　　耐久性：加氫口的單向閥完成耐溫性試驗后，按6.10規定的方法再進行耐久性試驗，試驗后不應出現異常磨損，且應符合5.2.1氣密性的要求。

　　在供氫系統方面，氫氣溫度、充裝速率會有如下影響：

　　氣瓶在進行充裝時,氫氣從加氫站固定容器以很快的流速充入車載儲氫氣瓶,氣瓶內氫氣溫度由于受到壓縮而升高。溫升大小受充裝速率的影響較大,如果在很短的時間內充裝完畢,氣瓶內氣體的溫升很大,中心溫度會超過100℃甚至200℃,因此需要對充裝速率進行實時監測和控制。