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氫能汽車安不安全？看這一篇就夠了！
發(fā)布時間：
2024-01-25
有很多朋友認為氫燃料電池汽車比純電和燃油車更危險，甚至有人將氫燃料電池汽車妖魔化為移動的炸彈。
有很多朋友認為氫燃料電池汽車比純電和燃油車更危險，甚至有人將氫燃料電池汽車妖魔化為移動的炸彈。
小明認為有這種觀點的朋友一部分是受中學化學實驗的影響，另一部分人對氫氣恐懼是因為氫彈。但是氫彈和氫氣根本沒有半毛錢關系，氫彈是利用氫的同位素氘（dāo），和氚聚合反應釋放的能量產(chǎn)生爆炸的。
其實只要不是密閉空間，氫燃料電池車在露天發(fā)生交通事故碰撞的情況下，相比燃油車和純電動車發(fā)生爆炸的可能性更低，安全系數(shù)也相對更高。小明知道很多人對氫有一種莫名的恐懼，可能無法認同我的觀點，但是您可以先耐心聽我給你分析一哈。
- 氫氣易爆的前提
首先我們需要認識到一點，氫氣≠爆炸。單從化學性質(zhì)角度來講，氫氣的燃燒極限和爆炸極限的確都很寬，也屬于危險化學品，但其實氫氣的爆炸極限的最小值比汽油蒸汽和天然氣都要高。大家提到汽油和天然氣的時候好像就不會覺得安全性有問題，然而一旦發(fā)生泄漏的話這兩者其實比氫氣更容易爆炸。小明認為氫氣=爆炸這個深入人心的固有概念的形成應該是托了中學化學實驗課的福，然而大家都記住了氫氣很容易爆炸這點，卻沒記住發(fā)生爆炸的必要條件有3個：·濃度達到一定值·在密閉空間·有足夠的點火能量汽車通常都在露天環(huán)境中行駛，基本上不可能滿足條件1和2，所以即使氫氣泄漏以后即使被點燃也只會發(fā)生燃燒而不會發(fā)生爆炸。因為氫氣的爆炸極限為4.0%-75.6%，也就是說當氫氣與空氣混合，在空氣中占據(jù)了4.0%-75.6%范圍內(nèi)的體積濃度時，這時候遇到火源才會爆炸。其次氫氣有一個特點是非常輕，泄漏之后迅速上升，只要通風良好，在開闊的馬路上一般不會發(fā)生爆炸危險。即便出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，燃料電池車也是相對安全的。有一個研究試驗結果表明，在汽油車和氫燃料電池汽車分別創(chuàng)造燃料泄漏和著火條件下，3秒時汽油車下方漏油著火，而氫氣則是迅速沖高在汽車上方著火。一分半鐘以后燃料電池汽車的明火已經(jīng)熄滅，而汽油車火勢正旺最終燒得只剩車架。
左：氫燃料電池車 右：汽油車如果你不相信國外的試驗，那你再看看國內(nèi)剛剛做過的試驗：2024年1月11日，中國汽研聯(lián)合深藍汽車、中國建研院等行業(yè)權威單位，成功完成國內(nèi)首次氫燃料電池整車極限火燒試驗。通過試驗模擬火災工況，從氫燃料電池汽車火災場景下主被動安全措施響應正確性與及時性、燃燒規(guī)律及速度、泄漏擴散特性泄放風險等多個維度綜合評定氫能整車火災安全可靠性。
燃料電池汽車極限火燒試驗視頻
- 發(fā)生車禍更容易爆炸？
燃料電池卡車結構可以分三個部分，分別是后部的氫儲存區(qū)、中部的電池及逆變器、前部的燃料電池及動力總成。有氫氣留存的地方主要是電池堆和儲氫罐兩個部分。咱們一個一個來分析：
燃料電池發(fā)電原理視頻燃料電池堆只是氫氣和氧氣發(fā)生電化學反應的場所，可以理解成一種直接把燃料所具有的化學能轉換成電能的發(fā)電裝置，其本身并不會儲存能量和氫氣，不容易發(fā)生爆炸。因此容易造成爆炸的是儲氫罐了。儲氫罐也叫氫瓶，這個概念最早應該是由美國能源部DOE在2002年提出的定義的。在大部分文獻中，研究學者將氫瓶分為四類，依次被稱為I型、II型、III型與IV型瓶，這里咱們不展開討論，只要知道數(shù)字越大，儲氫罐越安全，現(xiàn)在燃料電池汽車上用的都是IV型瓶。
IV型儲氫瓶結構圖
IV型儲氫罐的內(nèi)膽是高分子材料，全瓶身由纖維與樹脂復合材料的包裹。包裹形式則采用兩極鋪設或螺旋形鋪設，強度是鋼材的6倍，剛度是鋼材的4倍，所以被撞變形的可能性很小。一般分為35MPa和70MPa兩種。
- 碰撞直接引發(fā)爆炸？
豐田以前就做過一個碰撞實驗，實驗結果顯示，罐體就算是被80公里每小時的速度追尾碰撞，罐體也不會發(fā)生變形。
豐田氫瓶試驗
而且儲氫罐上是有氫傳感器和泄壓閥的，氫傳感器能夠檢測周圍氫氣的含量，當氫氣發(fā)生泄漏時，傳感器讀數(shù)偏高，這時候如果是微量泄漏的話會警報，如果是大量泄漏的話，會強制關閉儲氫罐閥門，使氫氣密封在儲氫罐內(nèi)，車身周圍的碰撞傳感器在檢測到碰撞時，同樣也會關閉儲氫罐閥門。
- 碰撞引發(fā)著火進而引發(fā)爆炸？
那有些朋友這時候就要問了，如果碰撞導致卡車起火點燃氫氣怎么辦？其實儲氣罐上還安裝有一個熱熔栓泄壓閥，如果車輛發(fā)生燃燒，泄壓閥在110℃的時候就會熔化然后把高壓氫氣釋放掉了，所以即使車輛著火，氫罐也不會發(fā)生爆炸。有朋友可能又會問，這時候從車輛后方釋放氫氣的過程中，如果排氣的區(qū)域有明火，難道不會因為氫氣被點燃而發(fā)生爆炸嗎？這個問題就回到咱們開頭講的了，氫氣非常輕，就好像我們小時候玩的氫氣球一樣，很容易往上跑，而且擴散系數(shù)是汽油的11倍，比重大約是空氣的1/14，極易擴散，揮發(fā)速度非常快。所以說即使這時候氫氣被點燃了，它也不會爆炸，你只要給它一個上升的通道，它就會一直非常快的往空中跑，燒著的話火焰也是往天上噴，對地面其實也沒有什么太大的影響。
氫氣點燃試驗
韓國現(xiàn)代就做過一個試驗(Euro-NCAP)，用槍把儲氫罐打一個孔，并沒有發(fā)生爆炸。
氫瓶槍擊試驗如果出現(xiàn)這種情況，燃油車更危險。因為熱流密度最高的是天然氣，其次是汽油和柴油，最后才是氫。而且柴油油比空氣重，容易在空氣里堆積，在發(fā)生燃燒后，會在車底形成一個大火球，直到把車燒光為止。所以說在敞開空間，氫氣車要比燃油車的安全系數(shù)更高。
圖中的新能源汽車指的是純電動汽車
中國消費者質(zhì)量安全促進會副理事長、國家市場監(jiān)督總局網(wǎng)絡交易監(jiān)管司副司長，嚴馮敏教授在全球汽車新生態(tài)發(fā)展大會上指出：平均每天就有8輛新能源車（純電動汽車）因發(fā)生火災自燃，據(jù)應急管理部門統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，僅2023年第一季度新能源汽車自燃率就上漲了32%。
截至2023年底，全球燃料電池汽車保有量已經(jīng)超過7萬輛。到目前還還沒有發(fā)生過因氫氣泄漏導致的安全事故，更沒有發(fā)生過自燃或者爆炸之類的重大安全事故。這么看，你覺得和純電動車和燃油車相比，哪個更安全？
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