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氫燃料電池汽車安全性能的保障分析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年06月11日  

長期以來,由于公眾對氫能缺乏足夠的了解,對氫燃料電池汽車的安全尚有疑慮,形成了“談氫色變”的氛圍,這成為限制氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一大因素。

“人們已經(jīng)習慣于將汽油作為燃料,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?!敝袊こ淘涸菏恳聦毩硎?。

氫氣的特性可以簡單概括為“易燃易爆、風險可控”。氫氣是易燃易爆品,有一定的可燃范圍和爆炸范圍,無色無味,人們憑感官無法發(fā)覺氫氣的泄漏,這成為人們對其心生恐懼的重要原因之一。但氫氣并非不可捉摸,其安全風險是可控的。

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,在空氣中擴散速度快,其向上擴散速度是氮氣的2倍,天然氣的6倍。因此,除非受到屋頂、通風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。

在氫燃料汽車和汽油車爆炸對比試驗中,由于氫氣的密度非常低,從燃料罐溢出之后會迅速上升擴散,即便著火,也是發(fā)生在氣源的上方,離車內乘員較遠。而汽油車一旦爆炸,液態(tài)的汽油會直接在車內燃燒。

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。氫燃料電池的工作方式跟內燃機一樣,電池發(fā)電部分和儲能部分是分開的,出現(xiàn)問題只要把氫氣和電池切斷,就不會燃燒和爆炸,所以氫燃料電池從整體上講是安全的。

國金證券分析認為,與鋰電池車輛相比,氫燃料電池車的安全性也處于上風。鋰電池車輛最大的安全隱患就是發(fā)生自燃或者火災,一旦鋰離子聚合物燃燒,將不斷發(fā)生鏈式反應,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)的氫氣著火后會迅速向上升起,反而一定程度上保護了車身和乘客。同時,現(xiàn)在車用儲氫裝置采用的鋁合金內膽碳纖維纏繞的儲氫瓶安全系數(shù)很高,在80km/h速度多角度碰撞測試中都可以做到毫發(fā)無損。但鋰電池在有安全措施的保護下,在常見的普通碰撞條件下也容易發(fā)生著火事故,側面反映了其安全性上天然的劣勢。

通過實際的安全試驗和模擬,氫氣實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)實條件下氫氣爆炸并非想象中的那么容易實現(xiàn)。目前,國內氫燃料電池汽車走的是“電電混動”的特色發(fā)展路線。該技術路線相當于將傳統(tǒng)插電混動汽車的內燃機系統(tǒng)替換為氫燃料電池系統(tǒng),讓氫燃料電池與動力電池組成新的混動系統(tǒng)。

某車企氫燃料電池技術負責人給記者算了一筆賬:“一臺商用車,如果里面放一臺(最大輸出功率)30千瓦的燃料電池,再配一臺動力電池,可以拿到中央加地方補貼100萬元,成本大大降低。同樣的搭配放到轎車上,補貼只能拿40萬元。目前國內的氫燃料電池客車技術具有優(yōu)勢,但乘用車技術與國外水平存在一定差距?!?br/>
當下制約氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的,主要有兩大瓶頸:燃料電池組成本過高和加氫站數(shù)量少。

目前,國內車用氫燃料電池成本高達5000元/kW以上,整車成本遠高于動力電池汽車和燃油車。多位業(yè)內人士表示,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,未來氫燃料電池汽車成本有望和燃油車的成本相當,甚至比動力電池汽車更低。

加氫站建設是目前迫切需要解決的問題。從世界范圍看,截至2017年底,全球運行的加氫站共328座,日本91座,德國45座,美國40座。到2018年底,國內共建成加氫站12座并投入運營,在建的加氫站有33座。這一數(shù)字距離2020年目標建成100座仍相差較大。

清華工業(yè)開發(fā)研究院副院長朱德權認為,油氫混合站是未來的發(fā)展方向。“中國的土地這么貴,一個加氫站建下來怎么受得了,所以油氣混合站是未來。目前工研院在推動此事,中石化在北京正在規(guī)劃建設一個油氣混合示范站?!?br/>
目前,中石化等能源企業(yè)正在介入這一領域?!吨袊鴼淠芘c燃料電池年度報告2018》顯示,在國內已經(jīng)建成和正在建設的加氫站中,加氫站的投建單位除了主營業(yè)務為加氫設備技術研發(fā)相關的企業(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)。中石化集團在加氫站建設方面正在做總體部署和安排,將利用油站網(wǎng)絡、安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗以及石化資源和制氫技術進行氫能供應。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、車輛加氫、加氫站運營等方面展開全面深入合作。

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