10月20日，全國政協(xié)副主席、科技部部長萬鋼在視察國內(nèi)龍頭燃料電池發(fā)動機(jī)企業(yè)時(shí)表示，中國氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要形成“頂天立地、鋪天蓋地”的行業(yè)態(tài)勢。這無疑是對氫燃料電池企業(yè)的莫大鼓勵(lì)。隨著技術(shù)的發(fā)展，氫燃料電池受到越來越多投資者、企業(yè)的青睞，國家相關(guān)部門越來越重視，氫燃料電池被空前看好。

　　

　　然而，氫燃料電池并非鋰電池，其技術(shù)門檻之高并非鋰電池所能比，由于普及程度不高，公眾對氫燃料電池的了解少，對氫燃料電池車的安全尚有疑慮。

　　

氫氣本身特性：易燃易爆 風(fēng)險(xiǎn)可控

　　

　　氫氣是易燃易爆品，它的可燃范圍是4~75vol%，爆炸范圍是18~59%vol，無色無味，人們憑感官無法對氫氣的泄漏有所警覺，這或許就是人們對其有戒備心理的一個(gè)重要原因。其實(shí)氫氣并非不可捉摸，它的安全風(fēng)險(xiǎn)是可控的。

　　

　　氫氣是最輕的氣體，在空氣中擴(kuò)散速度快。據(jù)中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院十五所研究員、航天新長征電動汽車技術(shù)有限公司首席專家靳殷實(shí)介紹，氫氣向上擴(kuò)散速度幾乎可達(dá)到20m/s，是氮?dú)獾?倍，天然氣的6倍。因此，除非受到屋頂、通風(fēng)差的屋子或其他充有上升氣體的場所限制，氫氣的特性會防止它聚集在泄漏處周圍。

　　

　　靳殷實(shí)表示，氫氣在室內(nèi)發(fā)生泄漏會暫時(shí)聚集在天花板處，最終將轉(zhuǎn)移到角落，因此，工業(yè)領(lǐng)域通常使用氫氣感測器來檢測氫氣泄漏。幾十年來，氫氣感測器保持了極高的安全記錄。

　　

　　在開放空間，氫氣的擴(kuò)散系數(shù)是汽油的12倍，從危險(xiǎn)程度上看，汽油的爆炸能量是相同體積氫氣的22倍，在發(fā)生爆炸時(shí)，由于氫氣密度遠(yuǎn)低于空氣，爆炸會發(fā)生在氣源上方，而汽油的爆炸則發(fā)生在燃料周圍，汽油的危險(xiǎn)程度遠(yuǎn)甚于氫氣。

　　

　　圖左側(cè)為氫氣燃料爆炸，右側(cè)為汽油發(fā)生爆炸

　　

　　關(guān)于人們對氫燃料電池車安全問題的疑慮，中國工程院院士衣寶廉解讀為，人們已經(jīng)習(xí)慣于汽油作為燃料，對氫氣這種燃料缺乏了解，如果采取必要的措施，氫氣的安全是可以保障的。

　　

儲氫系統(tǒng)研發(fā)：為氫燃料電池提供安全保障

　　

　　不可否認(rèn)，國內(nèi)外在運(yùn)氫過程中都曾發(fā)生過一些事故，氫氣壓力超過儲氫容器材料的最大壓力極限，引起容器爆裂。因此，儲存氫氣的壓力容器必須處于安全狀態(tài)。

　　

　　高壓儲氫瓶組是燃料電池供氫系統(tǒng)中的重要儲能部件，也是安全隱患的根源所在。目前，儲氫氣瓶主要分為四類，即I金屬氣瓶、II金屬內(nèi)膽幻想纏繞氣瓶、III金屬內(nèi)膽全纏繞氣瓶和IV非金屬內(nèi)膽全纏繞氣瓶。據(jù)了解，鑒于安全考慮，IV型氫氣瓶目前在國內(nèi)禁止使用，而I型、II型氣瓶比較笨重，不適合在車上使用，國內(nèi)在用的III型氫氣瓶最多。

　　

　　業(yè)內(nèi)有企業(yè)針對當(dāng)下氫氣瓶存在的不足，研發(fā)出鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶，采用整體成型的金屬內(nèi)膽，在其外表面纏繞浸漬過定量樹脂的高性能纖維。這種氣瓶在爆破試驗(yàn)、常溫疲勞試驗(yàn)、墜落試驗(yàn)等項(xiàng)目中表現(xiàn)不錯(cuò)，將為氫燃料電池的安全再添保障。

　　

　　國外70MPa儲氫瓶技術(shù)比較成熟，在已經(jīng)或即將量產(chǎn)的車型上搭載的多是70MPa儲氫罐，比如豐田Mirai、本田Clarity等車型，續(xù)駛里程均在500km以上。國內(nèi)目前已經(jīng)開發(fā)出車載70MPa儲氫瓶樣機(jī)，據(jù)了解，上汽集團(tuán)也基本掌握了70MPa高壓儲氫和加注系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　

　　除了氫瓶的研發(fā)外，氫瓶的固定程度也對氫燃料電池的安全影響重大。業(yè)內(nèi)有企業(yè)在這方面比較用心，對儲氫系統(tǒng)固定支架做了輕量化與可靠性設(shè)計(jì)，通過用足夠強(qiáng)度的專用儲氫系統(tǒng)固定支架將氫瓶組、氫瓶閥及高壓管路集成在一起并用鋼帶支撐，確保高壓氫瓶不因碰撞發(fā)生太大位移，從而避免連接管路斷裂、變形，防止氫氣發(fā)生泄漏。

　　

安全檢測控制：危險(xiǎn)消滅在萌芽狀態(tài)

　　

　　北京理工大學(xué)電動車輛國家工程實(shí)驗(yàn)室何洪文教授在近日召開的燃料電池論壇上分享了他們團(tuán)隊(duì)關(guān)于整車的“氫-電”結(jié)構(gòu)耦合安全控制策略，他們通過對氫氣濃度、氫瓶壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，制定安全控制策略，當(dāng)整車“氫-電”結(jié)構(gòu)檢測狀態(tài)超出判定條件時(shí)，實(shí)現(xiàn)斷電、斷氫，提升整車安全性。

　　

　　山東沂星電動汽車有限公司董事長余達(dá)太教授向電池中國網(wǎng)介紹了他們的安全控制策略。該公司在安全檢測和控制方面做得更為細(xì)致：選擇抗氫脆材料，做好“氫-電”系統(tǒng)的防碰撞結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)；進(jìn)行過壓、過流保護(hù)，當(dāng)檢測異常時(shí)，自動關(guān)斷氫氣供應(yīng)，防止管路爆裂；進(jìn)行過溫保護(hù)，當(dāng)溫度超過允許最大值時(shí)，系統(tǒng)將自動泄氣；對燃料進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)檢測到氫氣壓力過低時(shí)，提示司機(jī)加氫等。

　　

　　企業(yè)對氫燃料電池的安全管控細(xì)致入微，將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。鑒于大量的試驗(yàn)和燃料電池整車的實(shí)際運(yùn)行，衣寶廉表示，氫燃料電池汽車的碰撞安全性能是完全有保證的，能夠滿足和符合國家碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)。

　　

標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)完善：燃料電池產(chǎn)品安全有支撐

　　

　　無規(guī)矩不成方圓，無標(biāo)準(zhǔn)難保安全。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善為燃料電池的安全運(yùn)行提供了有力支撐，也規(guī)范了燃料電池行業(yè)的發(fā)展。

　　

　　國家標(biāo)準(zhǔn)《燃料電池電動汽車 燃料電池堆安全要求》對燃料電池發(fā)動機(jī)提出了通用性要求，規(guī)定燃料電池堆要有必要防護(hù)，防止其部件與外部高溫部件或環(huán)境接觸，燃料電池堆外殼應(yīng)避免容易對人產(chǎn)生危害的結(jié)構(gòu)；燃料電池堆中應(yīng)用的材料對工作環(huán)境有一定的耐受性，燃料電池堆的工作環(huán)境包括振動、沖擊、多變的溫濕度、電勢及腐蝕環(huán)境；對燃料電池堆的電壓或電流進(jìn)行監(jiān)測或計(jì)算等。此外，標(biāo)準(zhǔn)還對燃料電池堆的機(jī)械結(jié)構(gòu)安全、氣密性安全提出了相應(yīng)要求。

　　

　　類似的標(biāo)準(zhǔn)有很多。據(jù)靳殷實(shí)統(tǒng)計(jì)，我國整車級燃料電池標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行5個(gè)，包括《氫燃料電池電動汽車示范運(yùn)行配套規(guī)范》《示范運(yùn)行氫燃料電池電動汽車技術(shù)規(guī)范》《燃料電池電動汽車 安全要求》等；車用燃料電池系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)，包括《汽車用燃料電池發(fā)電系統(tǒng) 技術(shù)條件》《乘用車燃料電池發(fā)電系統(tǒng)測試方法》《客車用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)測試方法》等；車載氫系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)，包括《燃料電池電動汽車 加氫口》《燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng) 技術(shù)條件》和《燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng) 試驗(yàn)方法》；燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行27個(gè)，即將實(shí)施4個(gè)，包括《燃料電池 模塊》《質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)低溫特性測試方法》等。

　　

　　其實(shí)，燃料電池比想象中更安全，我們對燃料電池多一分了解，對它的安全性能就會多一分信賴。燃料電池知識的普及仍任重道遠(yuǎn)。

1.電池中鉛、鎘檢測

2006/66/EC歐盟關(guān)于電池和蓄電池中有害物質(zhì)的限令  

EPA 3052:1996硅土和有機(jī)質(zhì)的微波輔助酸消解

EPA 200.8 ICP-MS法檢測水和廢物中的痕量元素

GB/T 20155-2006電池中汞、鎘、鉛含量的測定

 

2.電池中汞檢測

2006/66/EC歐盟關(guān)于電池和蓄電池中有害物質(zhì)的限令令        

美國第104屆國會第142條法案-第二節(jié)-含汞電池管理法案

EPA 3052:1996 硅土和有機(jī)質(zhì)的微波輔助酸消解

EPA 200.8 ICP-MS法檢測水和廢物中的痕量元素

GB/T 20155-2006電池中汞、鎘、鉛含量的測定

 

3. 鎳氫電池

GB/T 22084.2-2008 含堿性或其它非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組-便攜式密封單體蓄電池.第2部分:金屬氫化物鎳電池

IEC 61951-2:2011 EN 61951-2:2011 含堿性或其它非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組-便攜式密封可再充電的單電池-第2部分：鎳-金屬氫化物

 

4.鎳鎘電池

GB/T 22084.1-2008含堿性或其他非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組.便攜式密封單體蓄電池.第1部分：鎘鎳電池

IEC 61951-1:2006含堿性或非酸性電解液的二次電芯或電池－鎳鎘便攜式密封可充電單電芯：1.鎳鎘類 第三版

BS EN 60622:2002 IEC 60622:2002 含堿性或其它非酸性電解液的蓄電池和蓄電池組.密封鎳鎘方形可充電單體電池

BS EN 60623:2001 IEC 60623:2001 含堿性或其他非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組開口鎘鎳方形可充電單體電池

IEC 62259:2003 BS EN 62259:2004含堿性電解液混合氣體的方形鎳鎘二次電池

 

5.堿性蓄電池及蓄電池組

EN 62133:2013含堿性或其它非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組-便攜式密封蓄電池和蓄電池組的安全要求

IEC 62133:2012

EN 62133:2013

JIS C 8712:2015便攜式密封蓄電池和蓄電池組的安全要求

 

6.二次電池

IEC 62133:2012便攜式密封二次電池芯及電池（包含堿性及非酸性電解液電池）的安全標(biāo)準(zhǔn)

JIS C 8712:2006用于便攜設(shè)備的含堿性或非酸性電解液的二次電芯或電池-安全要求

IEC 61959:2004含堿性或非酸性電解液的二次電芯或電池-機(jī)械性能要求

GB/T 28163-2011 (IEC 61959:2004,IDT)含堿性或其他非酸性電解質(zhì)的蓄電池及蓄電池組 便攜式密封蓄電池和蓄電池組的機(jī)械試驗(yàn)

GB/T 28164-2011 (IEC 62133:2002,IDT)含堿性或其它非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組　便攜式密封蓄電池和蓄電池組的安全性要求

CQC 3306-2013《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》

 

7.鋰原電池和鋰離子電池

UN DOT 38.3 Rev.5聯(lián)合國《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊》第五次修訂版

UL1642:2012+R1:2013鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)

ST/SG/AC.10/11/Rev.5/Amend.1&Amend.2 Part 38.3聯(lián)合國《關(guān)于危險(xiǎn)品的運(yùn)輸建議書 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊》第五修改版，第38.3章 

GB 21966-2008鋰原電池和蓄電池在運(yùn)輸中的安全要求

IEC 61960:2011 BS EN 61960:2011堿性或其它非酸性電解質(zhì)二次電池或電芯——便攜式二次鋰電池或電芯

QB/T 2502-2000鋰離子蓄電池總規(guī)范

SN/T 1414.3-2004進(jìn)出口蓄電池安全檢驗(yàn)方法鋰電池部分

IEC 62281:2012一次和二次鋰電池的安全運(yùn)輸

JIS C8714-2007便攜式鋰電池安全性試驗(yàn)

MT/T 1051-2007礦燈用鋰離子蓄電池

QB/T 2947.3-2008電動自行車用蓄電池及充電器

QB/T 2947.2-2008電動自行車用蓄電池及充電器第二部分：金屬氫化物鎳蓄電池及充電器

 

8.原電池

JIS C 8512:2000鋰錳原電池

JIS C 8513:2010鋰原電池安全標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 8897.1-2013原電池.第1部分: 總則

GB/T 8897.2-2013原電池.第2部分: 外形尺寸和電性能要求

GB/T 8897.3-2013原電池 第3部分:手表電池

GB 8897.4-2008原電池.第4部分: 鋰電池的安全要求

GB 8897.5-2013原電池 第5部分:水溶液電解質(zhì)電池的安全要求

GB 8897.5-2013GB 8897.5-2013

IEC 60086-1:2014 BS EN 60086-1:2011原電池.第1部分:總則

IEC 60086-2:2014 BS EN 60086-2:2011原電池－物理與電氣規(guī)范

IEC 60086-3:2016 BS EN 60086-3:2011原電池.－手表電池

IEC 60086-4:2014原電池－鋰電池的安全標(biāo)準(zhǔn)

IEC 60086-5:2011 BS EN 60086-5:2011原電池－含電解液電池的安全要求

 

9.啟動用鉛酸電池  

IEC 60095-1:2006啟動用鉛酸電池－一般要求和測試方法

EN 50342-1:2006啟動用鉛酸蓄電池.第1部分: 一般要求和試驗(yàn)方法

GB/T 5008.1-2013起動用鉛酸蓄電池.第1部分:技術(shù)條件和試驗(yàn)方法

JIS D 5301：2006鉛酸啟動蓄電池

 

10.便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組

GB 31241-2014便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求

 

11.閥控鉛酸電池

IEC 61056-1:2012通用鉛酸蓄電池(閥門調(diào)節(jié)型) 第1部分:一般要求、功能特性、試驗(yàn)方法

GB/T 19639.1-2005小型閥控密封式鉛酸蓄電池技術(shù)條件

 

12.固定用鉛酸蓄電池

IEC 60896-21:2004固定式閥控鉛酸電池－測試方法

EN 60896-11:2003 IEC 60896-11:2002固定式排氣鉛酸電池－測試方法和一般要求

GB/T 19638.2-2005固定型閥控密封式鉛酸蓄電池

 

13.電動道路車輛用蓄電池 

GB/T 18332.1-2009電動道路車輛用鉛酸蓄電池

GB/T 18333.2-2001電動道路車輛用金屬氫化物鎳蓄電池

GB/Z 18333.1-2001電動道路車輛用鋰離子蓄電池

GB/Z 18333.2-2001電動道路車輛用鋅空氣蓄電池

IEC 62660-1:2010電動道路車輛用鋰離子動力單體蓄電池——性能測試

IEC 62660-2:2010電動道路車輛用鋰離子動力單體蓄電池——可靠性和濫用性測試

 

14.電動汽車用蓄電池

QC/T 742-2006電動汽車用鉛酸蓄電池

QC/T 743: 2006電動汽車用鋰離子蓄電池

QC/T 744-2006電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池 

QC/T 897-2011電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件

SAE J 2464-2009電動與混合電動汽車可充電儲能系統(tǒng)安全和濫用試驗(yàn)

 

15.船舶用鉛酸蓄電池

CB/T 728-2000船舶啟動用鉛酸電池

CB/T 3821-2000 船舶通信、照明用鉛酸電池

 

16.牽引用鉛酸蓄電池

GB/T 7403.1-2008牽引用鉛酸蓄電池第1部分：技術(shù)條件

GB/T 7403.2-2008牽引用鉛酸蓄電池第2部分: 產(chǎn)品品種和規(guī)格

 

17.移動手持用電池

YD/T 998.1-1999移動通信手持機(jī)用鋰離子電源及充電器鋰離子電源

YD 1268.1-2003移動通信手持機(jī)鋰電池的安全要求和試驗(yàn)方法

 

18.移動電話用電池

GB/T 18287-2013移動電話用鋰離子蓄電池及電池組總規(guī)范

GB/T 18288-2000蜂窩電話用金屬氫化物鎳電池總規(guī)范

GB/T 18289-2000蜂窩電話用鎘鎳電池總規(guī)范

 

19.鉛酸蓄電池

GB/T 23638-2009摩托車用鉛酸蓄電池

JB/T 4282-2007摩托車用鉛酸蓄電池

GB/T 22199-2008 電動助力車用密封鉛酸蓄電池