氢燃料电池汽车“机动炸弹”的真相与误区

燃料电池汽车是新能源汽车的重要发展方向。近年来，党中央、国务院一直高度重视氢燃料电池汽车工业的发展。国务院在2012年“节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)”中明确提出了“燃料电池汽车、汽车氢能产业与国际同步发展”的战略目标。

因此，考虑到目前中国新能源汽车和燃料电池的发展，该报组织了四篇关于氢燃料电池汽车的报道，即“安全问题”、“成本问题”、“技术问题”、“市场问题”四篇。通过大量的第一手访谈资料，真实地展示了氢燃料电池汽车产业链发展的现状、难点和需要解决的问题。预计这将有助于我国氢燃料电池汽车工业的未来发展。在民意和行业关注之间架起一座桥梁。这是第一个安全问题。

11月28日，河北省张家口市一家化工厂发生爆燃事故，将氢能推到了风口的顶部。虽然最终调查显示事故与制氢无关，但氢能和氢燃料电池汽车的安全性再次受到公众的质疑。

氢能是“移动炸弹”吗?

长期以来，由于对氢能认识不足，广大公众，包括政府有关部门的有关人士对氢燃料电池车辆的安全性产生了怀疑。有些人甚至把燃料电池汽车想象成“移动炸弹”，谈论“氢”颜色的变化。

一名负责国内大型氢燃料电池生产公司宣传工作的工作人员告诉“中国工业新闻”，最常见的问题是“氢燃料电池安全吗?”其中包括政府有关部门人士。由此可见，一方面，市民有很强的安全感;另一方面，市民对氢能和氢燃料电池的安全并没有认识，甚至误解。

那么氢作为一种能源和氢燃料电池汽车是安全的吗?氢的误解是从哪里来的?在过去的几年里，高层气球随处可见，遍布街道、小巷和儿童游乐场。儿童喜欢的卡通图案氢气球是人们可以直接接触的常见物体。然而，随着氢气球的普及，氢气球的爆炸在儿童和成人中造成了频繁的伤亡。后来，国家禁止使用氢气充气，用惰性氦气代替氢气。从那时起，氢气就成了人们印象中的“气体炸弹”。

中国工业天然气工业协会秘书长洑春在接受媒体采访时说，氢是一种非常轻且可扩散的气体。但是，只要有关企业在生产设备的设计、施工、生产、运输、应用等方面严格按照有关法律和标准执行，就能保证氢能的安全。他认为，与常规能源相比，氢能具有一定的安全性。一是氢的扩散系数和浮力较大，泄漏时氢浓度迅速下降，二是氢气爆炸范围很广，单位体积或单位能量爆炸能量很低，点火能量不高，不产生烟雾和烟雾。三是泄漏速度快于普通燃料，但总泄漏能量不高。

清华大学教授毛宗强持有同样的观点，认为每一种能源载体都有其自身的物理、化学、技术和其他独特的安全问题。就氢而言，它是一种高度易燃、无色、透明、无味和无味的气体。在开阔的空间里，氢具有很强的扩散能力，当氢泄漏或燃烧时，它会迅速垂直上升到空气中并扩散。与汽油相比，氢气的扩散系数是汽油的12倍，密度远小于空气的扩散系数。因此，即使发生氢气爆炸，也只能发生在气源上，汽油的爆炸发生在燃料周围。在这方面，汽油比氢危险得多。

“氢是一个安全的能源，”毛宗强在他的书氢生产工艺和技术。他说，一套完整的氢安全传感器和执行机构已到位，以检测氢泄漏，并及时采取措施，将事故扼杀在萌芽状态，以确保氢的安全使用。

氢气球爆炸伤害的前提是气球中的氢容易泄漏，在社会环境中不可避免地会有烟头、烟花等明火。氢气产业链作为一种能源，通常由制氢、储存、运输和应用组成，制氢是产业链中的第一个环节。目前主要制氢工艺有煤制氢、天然气制氢、石油制氢和可再生能源制氢。

怎样才能安全地储存氢?

我们如何安全地使用储氢?张家口一家制氢企业负责介绍记者，中国使用最广泛的储氢方法是高压气态储氢。目前，我国已实施了相应的适用于35 MPa和70 MPa的高压贮氢气瓶标准，称为“汽车氢合金压缩氢铝合金碳纤维全缠绕气瓶”。该标准规定了车用压缩氢铝内胆全缠绕缸的类型和参数、技术要求、试验方法、检验规程、标签、包装、运输和贮存要求，保证了高压贮氢气瓶的安全。

此外，高压储气库的主要保护措施有：一是超温报警.安装在贮氢瓶上的温度传感器用于检测贮氢瓶中的气体温度。传感器将温度信号发送到驾驶室仪表板，以确定瓶子中的氢是否过热。第二，防火。温度传感器和压力传感器将检测气体温度和压力异常，并切断氢气供应时，坦克着火。同时，在瓶阀上安装了减压装置。三是过电压保护。当贮氢瓶内氢气压力过高时，可通过减压装置自动释放压力，保证贮氢瓶处于安全工作压力范围内。第四，过流保护。当供氢管道发生断裂时，安全阀打开，溢流得到保护，以切断气体泄漏。第五，氢泄漏监测。储氢瓶电磁阀与氢气泄漏报警系统耦合。当氢气泄漏浓度达到保护值时，会自动关闭，从而切断氢气供应。

负责人表示，现有的保护措施可以有效地解决高压汽车储氢罐氢气泄漏和爆炸问题。

据记者介绍，目前我国已发布了“加氢站技术规范”、“加氢站安全技术规范”、“氢气站设计规范”、“水电解制氢系统技术要求”等国家标准。其中，“水电解制氢系统技术要求”规定，水电解制氢系统的自动控制、检测装置和软件应能承受可能发生的事故，并能在事故发生时立即报警和关闭。并做出必要的适当处理。同时，对水电解槽安装要求及安装后检查、氢气压缩机、氢气罐安装、氢氧管道、阀门及附件安装等环节作了明确规定。

氢燃料电池车辆安全吗?

在过去两年，新闻媒体报道了许多电动汽车着火的事件，氢燃料电池汽车也被想象为“移动炸弹”。作为氢燃料电池汽车的供货商，福田汽车公司认为氢燃料电池客车比许多人认为的危险小，但比传统汽车更安全。

福田欧辉氢燃料客车采用北京伊华通、清华大学研制的碰撞氢电多耦合技术。采用碰撞、氢电安全综合管理和联锁控制技术，为氢燃料电池客车提供绝对安全保障，有效降低了车辆碰撞过程中高压氢气瓶直接碰撞或移位的风险。

据了解，国内科研机构对氢燃料电池技术进行了一系列现场试验，包括氢瓶枪试验、氢瓶着火试验、氢瓶泄漏点火试验等。三个实验结果表明，子弹穿透35 MPa氢气瓶时没有发生氢气爆炸;氢气瓶将被烧毁，氢气燃烧在火焰最大前1秒，火焰骤降后1秒，火焰熄灭后基本5~15秒，最重要的一点是，即使氢瓶没有爆炸，氢气瓶也没有爆炸。另外，以氢燃料电池汽车为例，与燃料车燃料泄漏点火试验相比，氢燃料电池汽车的火焰是从后备箱向上，燃油流下来，导致火焰从车辆下部起火;一分钟后，氢燃料电池车仍然只燃烧氢气，基本上没有损坏汽车，燃料车已经变成一个大火球。通过三次氢测试，我们可以看到氢实际上比燃料更安全，氢爆炸并不像人们想象的那么容易实现。

在实验室外，氢燃料电池汽车在实际操作中是否安全?韩爱萍，张家口公共交通公司第六分公司技术助理经理，在这方面的发言权最大。她的公司目前正在运营的福田超高频燃料电池城市巴士，刚刚被业内命名为“2018年里程之王”。在运行的三个月中，每天运行时间超过14个小时，每天运行250公里，第一个循环最大里程已经超过1万公里，成为氢燃料电池城市公交车里程最长的模型。根据韩爱萍介绍，在安全方面，欧洲回氢燃料客车在整个车辆配置方面有两套视频监控系统，7台摄像机形成360度死角监控;介绍了环境感知技术和正面碰撞预警系统。为了保证外行人的安全，还采用了低速语音提示系统。在12米车辆投入使用前，车辆分别完成了涉水、碰撞和30万公里可靠性的道路试验，日平均里程超过500公里，充分验证了零部件和整车的安全性。

“现在车上有很多传感器，”公交车司机程军平告诉记者。“这足以确保车辆的安全。”他说，该公司已进行了性能测试，以防止氢泄漏，并在安装前和安装后测试氢缸和管道的气密性，以充分验证氢系统的结构以及部件之间连接的可靠性和安全性。车辆车厢内的氢管道没有连接，氢气系统/电气部件被有效隔离，在关键安全区域安装了泄漏探测器。当氢气浓度超过时，仪表会报警，切断氢气供应，以确保乘客和车辆的安全。

为了保证氢燃料电池的安全，中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉从发电原理的角度对其进行了论证。他说，燃料电池的发电原理与锂电池和锌锰干电池相同，具有效率高的优点。燃料电池的工作原理与内燃机相同。电池的发电和存储部分是分开的。如果氢气和电池被切断，燃料电池将不会燃烧和爆炸，因此整个燃料电池是安全的。

日本丰田汽车公司，已经实现了氢燃料电池汽车的批量生产，对其安全性能充满信心。根据丰田汽车的说法，他们从三个方面保证了安全。首先，确保高压储氢罐在施工中非常坚固，不会漏气。尾端事故模拟表明，储氢罐不会受到从后方以80公里/小时的速度撞击而造成的伤害。第二，储氢罐周围有一个探测器，一旦气体泄漏，就会迅速停车，切断氢的输送。此外，利用氢气在空气中容易扩散的特点，在储氢罐入口进行了特殊设计，即汽缸阀的位置。如果它周围有火，或者达到很高的温度，阀门就会自动熔化。氢气在空气中的快速扩散，从而避免爆炸的危险。

氢汽车安全不安全?在工业专家看来，普遍的误解是氢和氢的混合。氢是气体，氢是能量。在这方面，业界专家建议，需要强调氢的能量特性。联合国开发计划署(开发计划署)中国代表处能源与环境处项目经理在接受记者采访时说，如果该政策将氢从危险化学品转变为能源，就能有效解决对储氢、氢运输和加氢的限制。“只要你去掉危险的氢化学物质，所有的问题都会得到解决。”他说

“安全始终是第一位的，”万钢，全国政协副主席，中国科学技术协会主席，日前在政协论坛上说。事实上，当加氢站的概念、定义、标准和安全标准变得更加清晰和清晰，当用户不再怀疑氢动力汽车的安全时，他们就能发展得更远更快。