隨著各國對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的不斷投入，燃料電池汽車技術(shù)逐漸成熟，各國及各區(qū)域燃料電池汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷制定和完善中。目前，世界上已有2款氫燃料電池車實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。但是，人們對于氫燃料電池車的安全性普遍存在顧慮，這些顧慮主要來自于高壓儲氫瓶以及氫恐怖的爆燃效果，所以人們都在問：它安全嗎？會(huì)爆炸嗎？
本文以豐田Mirai為例，解讀燃料電池車安全性的相關(guān)問題及解決方案。
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目前，高壓氫瓶儲氫是車載氫氣系統(tǒng)儲氫方式的主流。Mirai有兩個(gè)壓力高達(dá)70MPa的儲氫瓶分別置于后排坐墊下方和后方。人們最擔(dān)心這兩個(gè)高壓的儲氫瓶是否會(huì)在汽車發(fā)生碰撞中發(fā)生破裂、甚至爆炸。為了消除這方面的擔(dān)憂，豐田做了一個(gè)用一顆5mm口徑的子彈射擊儲氫瓶的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，子彈雖然射穿了儲氫瓶外壁，但是儲氫瓶整體性保持完好，內(nèi)部的氫氣僅僅從很小的孔洞溢出并消散在空氣中，沒有發(fā)生爆裂和爆炸。
子彈射擊儲氫瓶實(shí)驗(yàn)
其實(shí)，Mirai儲氫瓶由三層結(jié)構(gòu)組成，最內(nèi)層材料是高強(qiáng)度聚合物，中層是強(qiáng)化碳纖維和高強(qiáng)度聚合物的混合材料，外層是玻璃纖維和高強(qiáng)度聚合物的混合材料，總厚度25mm。它具有良好的防滲透性、強(qiáng)度和耐久性，受到嚴(yán)重撞擊時(shí)也不用擔(dān)心會(huì)發(fā)生破裂。
豐田Mirai高壓儲氫瓶
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從氫瓶到燃料電池，氫氣泄漏的薄弱環(huán)節(jié)是導(dǎo)氣管、燃料電池及其鏈接部分。為此，氫燃料電池車都配有防泄漏安全系統(tǒng)。以Mirai為例，在氫瓶附近及駕駛位附近安裝有氫氣感應(yīng)裝置，1秒鐘之內(nèi)可以感知?dú)錃庑孤?、關(guān)閉氫瓶電磁閥并發(fā)出警報(bào)。同時(shí)，為了當(dāng)氫瓶電磁閥失效時(shí)能手動(dòng)切斷氫源，通常還配有手動(dòng)截止閥。氫瓶電磁閥和手動(dòng)截止閥聯(lián)合作用，可有效的避免氫氣泄漏，提高氫氣使用安全。
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當(dāng)車身處于起火環(huán)境中，溫度傳感器和壓力傳感器會(huì)檢測到儲氫瓶內(nèi)氣體溫度和壓力的異常并切斷氫氣供應(yīng)。同時(shí)，為防止儲氫瓶因高溫高壓爆炸，瓶閥上安裝了易熔栓，在110℃的溫度下易熔栓會(huì)熔解，氫氣可以以每分鐘不超過118NL的速度逐漸排出，在60分鐘內(nèi)排空。那么這時(shí)候排出的氫氣會(huì)爆炸嗎？一般來說，氫氣燃燒要達(dá)到兩個(gè)條件。一是滿足氫氣的爆炸極限，即在空氣中氫的濃度4%~74.2%；二是施加靜電、明火或混合空氣溫度達(dá)到527℃及以上。氫氣爆燃的條件是有先后順序的，首先要滿足濃度，然后再滿足點(diǎn)燃條件。如果已經(jīng)有點(diǎn)燃條件，那么氫氣只會(huì)排出多少就燃燒多少，不會(huì)爆燃，就像煤氣灶燃燒燃?xì)庖粯印?/span>
可燃?xì)怏w與空氣混合時(shí)的爆炸極限
（注意：丙酮、苯和甲醇在常壓下不是氣體）
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燃?xì)夤芘懦鰵錃獾姆较蚴琼樠榆嚨撞康那昂蠓较?，可以保護(hù)車艙內(nèi)不會(huì)被火焰殃及。這并不是新的設(shè)計(jì)，早在天然氣車產(chǎn)生之初，便通過嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)而產(chǎn)生的安全設(shè)計(jì)規(guī)范，已經(jīng)應(yīng)用很長時(shí)間，安全可靠。
氫氣排出位置及方向示意圖
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加氣槍連接到車的加氣口后被電磁機(jī)構(gòu)鎖住，安全性和電動(dòng)車充電接頭的水平相當(dāng)。同時(shí)加氣槍具有單向閥的功能，在加氣頭出現(xiàn)損壞情況下，防止氣體向外泄漏并提高加氣頭的使用壽命。管路電磁閥，在給氣瓶充氣時(shí)，可有效防止氣體進(jìn)入電池。值得一提的是，日本最新法律規(guī)定，用戶不允許自己操作加氫設(shè)備，而應(yīng)由專業(yè)工作人員完成加氫工作，也是出于防止事故發(fā)生的考慮。
綜上所述， “防彈級別”的儲氫瓶，再配合電磁閥、安全閥、溢流閥、熱熔栓、手動(dòng)截止閥、溫度傳感器、壓力傳感器等輔助安全裝置，不僅可以有效地解決氫氣泄漏問題，還可以降低汽車劇烈碰撞時(shí)發(fā)生氫氣爆炸的可能。
因此，我們對于氫燃料電池車可以放心使用。
