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氢车安全吗?看首次整车火烧实验!

发表于:2024-01-15  来源:原创  

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1月11日,中国汽研官方发文称,中国汽研联合深蓝汽车、中国建研院等行业权威单位于2023年12月27日,成功完成国内首次氢燃料电池整车极限火烧试验。

 

随着氢能产业的推进,氢燃料电池汽车也逐渐走进生活中,2023年全年氢燃料电池汽车产销分别达到5668辆和5805辆,达到一个新的高度。

而随着氢燃料电池汽车的推广扩大,安全问题也成为用户的关心的重中之重。

在此之前,国内针对氢燃料电池系统、储氢罐分别进行过试验,此次则是通过进行整车火烧试验评估氢燃料电池汽车火灾事故风险为氢能用车保驾护航。

自保启动

很长时间以来,人们谈 “氢”色变,认为氢能源没有锂电池和汽油车安全。但这也并非空穴来风,这都要追溯到上世纪氢能源的初开发与利用的产物——兴登堡号。

 

兴登堡号空难在人类历史上都是难以磨灭的一笔,据悉,超万人目睹空难,导致公众对氢安全的恐惧与担忧,氢安全也成为人们时刻紧绷的一道弦。

 

时至今日仍然有人在用兴登堡号空难事件作为论证氢能车不安全的论据。

 

然而兴登堡号的灾难经过多次实验与研究,起因是由飞艇的结构以及落地方式引起的,而不是由氢气气体本身引起的。

 

走到今天,人们对氢能源的开发与利用已经走上了一个新的台阶,通过将车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车,氢燃料电池汽车所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。

 

 

最令人担心的氢气储存方式在目前氢燃料电池汽车的结构设计上进行了制造工艺、系统上的改进。

 

储氢瓶由于其使用环境的复杂以及面对密集的人流,因此国家将其作为特种设备进行严格的管理,在被安装到整车之前,会由负责特种设备检验的工程师们对它进行一系列的测试和验证,以预测寿命、泄压防爆等。

 

现有的氢燃料电池汽车上的过温报警、起火防护、过压保护、过流保护、氢气泄露监控等防护措施都致力于在第一时间判断储氢瓶是否在正常状态中,从而有效的解决高压车载储氢瓶的氢气泄漏、爆炸等问题。

 

目前市面上的氢燃料电池汽车较少,主要以现代的Nexo和丰田的Mirai等少数几款乘用汽车为主。

 

以两大氢燃料电池汽车整车厂商为例,现代的Nexo,其车载氢罐可以承受高达10000psi的气体压力。而丰田的Mirai的车载氢罐是碳纤维包裹的,可以承受50口径的子弹射击。

 

氢气驱动并非就比汽油驱动汽车危险,汽油泄漏造成的混乱和火灾风险要大于氢气泄漏的情况下,气体只是无害地消散。

 

而经过加厚的储氢罐罐壁也能防止严重撞车后发生的泄露。而上述防护措施则可以在第一时间关闭所有设备,并在任何东西被点燃之前将车辆停下来。

提起注意

燃料电池汽车中涉氢部分主要是燃料电池系统和车载储氢系统,而整车氢安全集成解决方案的研究也主要围绕这两个系统开展。

目前市场上的燃料电池汽车其运行原理主要是通过氢气与氧气在燃料电池堆里进行电化学反应,通过反应放出电子形成电流推动汽车运行。

不存在点火燃烧的过程,其危险性也随之降低。

氢气瓶是氢能汽车的核心零部件,如果说燃料电池汽车的运行依靠的是燃料电池系统,那么安全驾驶则由氢气瓶决定。

工程师也在不断通过高危险性试验来验证安全性能。

2021年6月北京航天试验技术研究所成功完成国内首例车载液氢瓶火烧试验,火烧实验再次充分证明,相比锂电池中成千上万颗电芯的安全性来讲,氢能更安全可控。该实验也为车载液氢瓶检测标准的制定提供了重要的参考依据。

 

 

目前,国内多个地区均出台了氢能安全管理相关政策,涉及氢气制备、加氢站、氢燃料电池汽车等氢能产业链各个方面。

根据国家有关安全技术规程的要求,一般每3年要对氢气瓶进行一次定期检验。

业内人士指出,近年来,国内尚未发生过燃料电池汽车氢安全事故,但其他领域的氢安全事故有所发生,如长管拖车氢气泄漏燃烧、氢气球爆炸等,但损失都有限。清华大学工程博士教学主任、车辆学院氢能与燃料电池学科责任教授杨福源曾表示整个人类用氢的历史是安全的。

虽然氢能安全事故发生概率低,但并不代表万无一失,氢气泄露至今仍然是一项需要解决的隐患。

在2022年11月8日,中国汽研国内首次开展了实火下车载氢系统火烧试验安全测评技术研究。

试验结果表明,车载氢系统在火灾中主被动安全措施能够及时响应,在高压储氢瓶达到一定温度时。其紧急泄放装置能及时打开泄放氢气不发生爆炸,但泄压过程存在高压气体的脉冲泄放和传感器失效风险。

该试验也帮助完善了氢安全标准体系建设,完成相关认证准则1项、团标立项1项。

用氢安全还需提起十二万分注意。

此次通过试验模拟火灾工况,从氢燃料电池汽车火灾场景下主被动安全措施响应正确性与及时性、燃烧规律及速度、泄露扩散特性、泄放风险等多个维度综合评定氢能整车火灾安全可靠性。

也将为氢燃料电池汽车的安全设计、整车预警响应及时性、风险防控和应急救援提供可参考的认证准则及规范标准。

 


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