氫燃料電池汽車(chē)安全性能的保障，氫燃料電池汽車(chē)安全性能有保障嗎、
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-28 09:31
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長(zhǎng)期以來(lái)，由于公眾對(duì)氫能缺乏足夠的了解，對(duì)氫燃料電池汽車(chē)的安全尚有疑慮，形成了“談氫色變”的氛圍，這成為限制氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一大因素。
“人們已經(jīng)習(xí)慣于將汽油作為燃料，對(duì)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。”中國(guó)工程院院士衣寶廉表示。
氫氣的特性可以簡(jiǎn)單概括為“易燃易爆、風(fēng)險(xiǎn)可控”。氫氣是易燃易爆品，有一定的可燃范圍和爆炸范圍，無(wú)色無(wú)味，人們憑感官無(wú)法發(fā)覺(jué)氫氣的泄漏，這成為人們對(duì)其心生恐懼的重要原因之一。但氫氣并非不可捉摸，其安全風(fēng)險(xiǎn)是可控的。
氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，氫氣的密度只有空氣的十四分之一，在空氣中擴(kuò)散速度快，其向上擴(kuò)散速度是氮?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(chǎng)所限制，氫氣的特性會(huì)防止它聚集在泄漏處周?chē)?/span>
在氫燃料汽車(chē)和汽油車(chē)爆炸對(duì)比試驗(yàn)中，由于氫氣的密度非常低，從燃料罐溢出之后會(huì)迅速上升擴(kuò)散，即便著火，也是發(fā)生在氣源的上方，離車(chē)內(nèi)乘員較遠(yuǎn)。而汽油車(chē)一旦爆炸，液態(tài)的汽油會(huì)直接在車(chē)內(nèi)燃燒。
衣寶廉表示，氫燃料電池的發(fā)電原理跟鋰電池、鋅錳干電池一樣，具有效率高的優(yōu)點(diǎn)。氫燃料電池的工作方式跟內(nèi)燃機(jī)一樣，電池發(fā)電部分和儲(chǔ)能部分是分開(kāi)的，出現(xiàn)問(wèn)題只要把氫氣和電池切斷，就不會(huì)燃燒和爆炸，所以氫燃料電池從整體上講是安全的。
國(guó)金證券分析認(rèn)為，與鋰電池車(chē)輛相比，氫燃料電池車(chē)的安全性也處于上風(fēng)。鋰電池車(chē)輛最大的安全隱患就是發(fā)生自燃或者火災(zāi)，一旦鋰離子聚合物燃燒，將不斷發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生新的氣體狀鋰離子聚合物，從而加劇燃燒的劇烈程度。
相比之下，由于氫氣爆炸要求濃度高，在爆炸前一般就已經(jīng)開(kāi)始燃燒，反而很難爆炸。而且氫氣重量輕，溢出系統(tǒng)的氫氣著火后會(huì)迅速向上升起，反而一定程度上保護(hù)了車(chē)身和乘客。同時(shí)，現(xiàn)在車(chē)用儲(chǔ)氫裝置采用的鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞的儲(chǔ)氫瓶安全系數(shù)很高，在80km/h速度多角度碰撞測(cè)試中都可以做到毫發(fā)無(wú)損。但鋰電池在有安全措施的保護(hù)下，在常見(jiàn)的普通碰撞條件下也容易發(fā)生著火事故，側(cè)面反映了其安全性上天然的劣勢(shì)。
通過(guò)實(shí)際的安全試驗(yàn)和模擬，氫氣實(shí)際上有著可以與傳統(tǒng)燃油比肩的安全性，甚至更加安全?，F(xiàn)實(shí)條件下氫氣爆炸并非想象中的那么容易實(shí)現(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)走的是“電電混動(dòng)”的特色發(fā)展路線(xiàn)。該技術(shù)路線(xiàn)相當(dāng)于將傳統(tǒng)插電混動(dòng)汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)替換為氫燃料電池系統(tǒng)，讓氫燃料電池與動(dòng)力電池組成新的混動(dòng)系統(tǒng)。
某車(chē)企氫燃料電池技術(shù)負(fù)責(zé)人給記者算了一筆賬：“一臺(tái)商用車(chē)，如果里面放一臺(tái)（最大輸出功率）30千瓦的燃料電池，再配一臺(tái)動(dòng)力電池，可以拿到中央加地方補(bǔ)貼100萬(wàn)元，成本大大降低。同樣的搭配放到轎車(chē)上，補(bǔ)貼只能拿40萬(wàn)元。目前國(guó)內(nèi)的氫燃料電池客車(chē)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)，但乘用車(chē)技術(shù)與國(guó)外水平存在一定差距。“
當(dāng)下制約氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的，主要有兩大瓶頸：燃料電池組成本過(guò)高和加氫站數(shù)量少。
目前，國(guó)內(nèi)車(chē)用氫燃料電池成本高達(dá)5000元/kW以上，整車(chē)成本遠(yuǎn)高于動(dòng)力電池汽車(chē)和燃油車(chē)。多位業(yè)內(nèi)人士表示，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，未來(lái)氫燃料電池汽車(chē)成本有望和燃油車(chē)的成本相當(dāng)，甚至比動(dòng)力電池汽車(chē)更低。
加氫站建設(shè)是目前迫切需要解決的問(wèn)題。從世界范圍看，截至2017年底，全球運(yùn)行的加氫站共328座，日本91座，德國(guó)45座，美國(guó)40座。到2018年底，國(guó)內(nèi)共建成加氫站12座并投入運(yùn)營(yíng)，在建的加氫站有33座。這一數(shù)字距離2020年目標(biāo)建成100座仍相差較大。
清華工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院副院長(zhǎng)朱德權(quán)認(rèn)為，油氫混合站是未來(lái)的發(fā)展方向。“中國(guó)的土地這么貴，一個(gè)加氫站建下來(lái)怎么受得了，所以油氣混合站是未來(lái)。目前工研院在推動(dòng)此事，中石化在北京正在規(guī)劃建設(shè)一個(gè)油氣混合示范站。”
目前，中石化等能源企業(yè)正在介入這一領(lǐng)域?！吨袊?guó)氫能與燃料電池年度報(bào)告2018》顯示，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設(shè)的加氫站中，加氫站的投建單位除了主營(yíng)業(yè)務(wù)為加氫設(shè)備技術(shù)研發(fā)相關(guān)的企業(yè)外，還有8座加氫站的投建單位為傳統(tǒng)能源化工企業(yè)。中石化集團(tuán)在加氫站建設(shè)方面正在做總體部署和安排，將利用油站網(wǎng)絡(luò)、安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)以及石化資源和制氫技術(shù)進(jìn)行氫能供應(yīng)。2018年10月，中石化與億華通簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，雙方將在氫氣供應(yīng)、車(chē)輛加氫、加氫站運(yùn)營(yíng)等方面展開(kāi)全面深入合作。
“人們已經(jīng)習(xí)慣于將汽油作為燃料，對(duì)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。”中國(guó)工程院院士衣寶廉表示。
氫氣的特性可以簡(jiǎn)單概括為“易燃易爆、風(fēng)險(xiǎn)可控”。氫氣是易燃易爆品，有一定的可燃范圍和爆炸范圍，無(wú)色無(wú)味，人們憑感官無(wú)法發(fā)覺(jué)氫氣的泄漏，這成為人們對(duì)其心生恐懼的重要原因之一。但氫氣并非不可捉摸，其安全風(fēng)險(xiǎn)是可控的。
氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，氫氣的密度只有空氣的十四分之一，在空氣中擴(kuò)散速度快，其向上擴(kuò)散速度是氮?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(chǎng)所限制，氫氣的特性會(huì)防止它聚集在泄漏處周?chē)?/span>
在氫燃料汽車(chē)和汽油車(chē)爆炸對(duì)比試驗(yàn)中，由于氫氣的密度非常低，從燃料罐溢出之后會(huì)迅速上升擴(kuò)散，即便著火，也是發(fā)生在氣源的上方，離車(chē)內(nèi)乘員較遠(yuǎn)。而汽油車(chē)一旦爆炸，液態(tài)的汽油會(huì)直接在車(chē)內(nèi)燃燒。
衣寶廉表示，氫燃料電池的發(fā)電原理跟鋰電池、鋅錳干電池一樣，具有效率高的優(yōu)點(diǎn)。氫燃料電池的工作方式跟內(nèi)燃機(jī)一樣，電池發(fā)電部分和儲(chǔ)能部分是分開(kāi)的，出現(xiàn)問(wèn)題只要把氫氣和電池切斷，就不會(huì)燃燒和爆炸，所以氫燃料電池從整體上講是安全的。
國(guó)金證券分析認(rèn)為，與鋰電池車(chē)輛相比，氫燃料電池車(chē)的安全性也處于上風(fēng)。鋰電池車(chē)輛最大的安全隱患就是發(fā)生自燃或者火災(zāi)，一旦鋰離子聚合物燃燒，將不斷發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生新的氣體狀鋰離子聚合物，從而加劇燃燒的劇烈程度。
相比之下，由于氫氣爆炸要求濃度高，在爆炸前一般就已經(jīng)開(kāi)始燃燒，反而很難爆炸。而且氫氣重量輕，溢出系統(tǒng)的氫氣著火后會(huì)迅速向上升起，反而一定程度上保護(hù)了車(chē)身和乘客。同時(shí)，現(xiàn)在車(chē)用儲(chǔ)氫裝置采用的鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞的儲(chǔ)氫瓶安全系數(shù)很高，在80km/h速度多角度碰撞測(cè)試中都可以做到毫發(fā)無(wú)損。但鋰電池在有安全措施的保護(hù)下，在常見(jiàn)的普通碰撞條件下也容易發(fā)生著火事故，側(cè)面反映了其安全性上天然的劣勢(shì)。
通過(guò)實(shí)際的安全試驗(yàn)和模擬，氫氣實(shí)際上有著可以與傳統(tǒng)燃油比肩的安全性，甚至更加安全?，F(xiàn)實(shí)條件下氫氣爆炸并非想象中的那么容易實(shí)現(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)走的是“電電混動(dòng)”的特色發(fā)展路線(xiàn)。該技術(shù)路線(xiàn)相當(dāng)于將傳統(tǒng)插電混動(dòng)汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)替換為氫燃料電池系統(tǒng)，讓氫燃料電池與動(dòng)力電池組成新的混動(dòng)系統(tǒng)。
某車(chē)企氫燃料電池技術(shù)負(fù)責(zé)人給記者算了一筆賬：“一臺(tái)商用車(chē)，如果里面放一臺(tái)（最大輸出功率）30千瓦的燃料電池，再配一臺(tái)動(dòng)力電池，可以拿到中央加地方補(bǔ)貼100萬(wàn)元，成本大大降低。同樣的搭配放到轎車(chē)上，補(bǔ)貼只能拿40萬(wàn)元。目前國(guó)內(nèi)的氫燃料電池客車(chē)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)，但乘用車(chē)技術(shù)與國(guó)外水平存在一定差距。“
當(dāng)下制約氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的，主要有兩大瓶頸：燃料電池組成本過(guò)高和加氫站數(shù)量少。
目前，國(guó)內(nèi)車(chē)用氫燃料電池成本高達(dá)5000元/kW以上，整車(chē)成本遠(yuǎn)高于動(dòng)力電池汽車(chē)和燃油車(chē)。多位業(yè)內(nèi)人士表示，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，未來(lái)氫燃料電池汽車(chē)成本有望和燃油車(chē)的成本相當(dāng)，甚至比動(dòng)力電池汽車(chē)更低。
加氫站建設(shè)是目前迫切需要解決的問(wèn)題。從世界范圍看，截至2017年底，全球運(yùn)行的加氫站共328座，日本91座，德國(guó)45座，美國(guó)40座。到2018年底，國(guó)內(nèi)共建成加氫站12座并投入運(yùn)營(yíng)，在建的加氫站有33座。這一數(shù)字距離2020年目標(biāo)建成100座仍相差較大。
清華工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院副院長(zhǎng)朱德權(quán)認(rèn)為，油氫混合站是未來(lái)的發(fā)展方向。“中國(guó)的土地這么貴，一個(gè)加氫站建下來(lái)怎么受得了，所以油氣混合站是未來(lái)。目前工研院在推動(dòng)此事，中石化在北京正在規(guī)劃建設(shè)一個(gè)油氣混合示范站。”
目前，中石化等能源企業(yè)正在介入這一領(lǐng)域?！吨袊?guó)氫能與燃料電池年度報(bào)告2018》顯示，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設(shè)的加氫站中，加氫站的投建單位除了主營(yíng)業(yè)務(wù)為加氫設(shè)備技術(shù)研發(fā)相關(guān)的企業(yè)外，還有8座加氫站的投建單位為傳統(tǒng)能源化工企業(yè)。中石化集團(tuán)在加氫站建設(shè)方面正在做總體部署和安排，將利用油站網(wǎng)絡(luò)、安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)以及石化資源和制氫技術(shù)進(jìn)行氫能供應(yīng)。2018年10月，中石化與億華通簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，雙方將在氫氣供應(yīng)、車(chē)輛加氫、加氫站運(yùn)營(yíng)等方面展開(kāi)全面深入合作。
