燃料电池行业燃料电池车用氢安全性分析系列研究之五:氢气安全吗?

氢气的安全性是燃料电池产业发展不可回避的问题,本文从氢气的特性、储运过程、燃料电池车辆的安全设计、事故和极端情况下的车辆安全、加氢设施的安全规范这5个角度来全面分析氢气的使用安全问题。通过详尽的分析力争解决大家对氢气安全性的顾虑,阐述我们认为氢气在能源领域的应用安全性足以媲美传统燃料和锂电池的原因。

氢气不易形成可爆炸的气雾,且其泄露能量和爆炸当量较低。

氢气的扩散速度是天然气的3.8倍,但泄露能量仅约为天然气的40%;

氢气具有最大的浮力和扩散性,泄漏的氢气将会很快上升并向各个方向快速扩散,使得浓度难以达到爆炸所需浓度;

氢气的爆炸能量是常见燃气中最低的,仅为汽油气的1/22;

目前燃料电池车用的储氢瓶都选用铝内胆碳纤维缠绕,并且燃料运输管道大多采用316不锈钢材质,可避免氢脆产生的安全风险。

氢气作为工业气体已有很长的使用历史,安全规范完整,有标准的操作规程。现阶段是以氢气长管拖车为储运氢气的主流方式,从氢气的充装到运输,都配有完善的安全装置和详细的操作规范,有效降低储运危险性。

燃料电池车辆的设计也考虑了氢气安全性。

车载供氢系统:从技术设计与材料选用两方面下手,实现用氢安全多重保障。通过完整的安全辅助装置实施良好的过温过压保护,并选择合适的材料以及保护结构建立全套储氢系统;

燃料电池整车:严格的出厂测试与密切的氢气监控体系确保运行安全。

面对事故和极端试验环境,车辆依然保有良好的安全性能。以丰田提供的案例,无论是子弹贯穿还是泄漏点火,车载储氢瓶都没有出现炸裂或者爆炸现象发生。并且由于氢气的强扩散性,即使在相对密闭的地下停车场或者隧道,氢气泄漏也较难引起爆炸事故。

加氢基础设施已有相关技术规范,行业标准体系正在加快健全。加氢站作为构建未来燃料电池汽车网络的重要环节,包括我国在内已有多国出台了相应的安全设计规范,只要遵循设计规范操作,安全性可以得到有效保障。

综合以上,我们认为氢气作为新兴能源其安全应用已经十分成熟。现有的燃料电池车辆安全设计可以有效地解决氢气泄漏问题,并降低汽车剧烈碰撞等各种场合下发生氢气爆炸的可能。与燃油车和锂电池车相比,燃料电池车的安全系数完全不低。

风险提示:下游需求不达预期。