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氫能汽車安不安全？看這一篇就夠了！

發(fā)布時(shí)間：

2024-01-25

有很多朋友認(rèn)為氫燃料電池汽車比純電和燃油車更危險(xiǎn)，甚至有人將氫燃料電池汽車妖魔化為移動(dòng)的炸彈。

氫能汽車安不安全？看這一篇就夠了！

有很多朋友認(rèn)為氫燃料電池汽車比純電和燃油車更危險(xiǎn)，甚至有人將氫燃料電池汽車妖魔化為移動(dòng)的炸彈。

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小明認(rèn)為有這種觀點(diǎn)的朋友一部分是受中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的影響，另一部分人對(duì)氫氣恐懼是因?yàn)闅鋸?。但是氫彈和氫氣根本沒有半毛錢關(guān)系，氫彈是利用氫的同位素氘（dāo），和氚聚合反應(yīng)釋放的能量產(chǎn)生爆炸的。

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其實(shí)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(dòng)車發(fā)生爆炸的可能性更低，安全系數(shù)也相對(duì)更高。小明知道很多人對(duì)氫有一種莫名的恐懼，可能無法認(rèn)同我的觀點(diǎn)，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(rèn)識(shí)到一點(diǎn)，氫氣≠爆炸。單從化學(xué)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(xiǎn)化學(xué)品，但其實(shí)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(shí)候好像就不會(huì)覺得安全性有問題，然而一旦發(fā)生泄漏的話這兩者其實(shí)比氫氣更容易爆炸。小明認(rèn)為氫氣=爆炸這個(gè)深入人心的固有概念的形成應(yīng)該是托了中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的福，然而大家都記住了氫氣很容易爆炸這點(diǎn)，卻沒記住發(fā)生爆炸的必要條件有3個(gè)：·濃度達(dá)到一定值·在密閉空間·有足夠的點(diǎn)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(diǎn)燃也只會(huì)發(fā)生燃燒而不會(huì)發(fā)生爆炸。因?yàn)闅錃獾谋O限為4.0%-75.6%，也就是說當(dāng)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(shí)，這時(shí)候遇到火源才會(huì)爆炸。其次氫氣有一個(gè)特點(diǎn)是非常輕，泄漏之后迅速上升，只要通風(fēng)良好，在開闊的馬路上一般不會(huì)發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。即便出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，燃料電池車也是相對(duì)安全的。有一個(gè)研究試驗(yàn)結(jié)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(shí)汽油車下方漏油著火，而氫氣則是迅速?zèng)_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(shì)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(yàn)，那你再看看國內(nèi)剛剛做過的試驗(yàn)：2024年1月11日，中國汽研聯(lián)合深藍(lán)汽車、中國建研院等行業(yè)權(quán)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(yàn)。通過試驗(yàn)?zāi)M火災(zāi)工況，從氫燃料電池汽車火災(zāi)場(chǎng)景下主被動(dòng)安全措施響應(yīng)正確性與及時(shí)性、燃燒規(guī)律及速度、泄漏擴(kuò)散特性泄放風(fēng)險(xiǎn)等多個(gè)維度綜合評(píng)定氫能整車火災(zāi)安全可靠性。

燃料電池汽車極限火燒試驗(yàn)視頻

  • 發(fā)生車禍更容易爆炸？

燃料電池卡車結(jié)構(gòu)可以分三個(gè)部分，分別是后部的氫儲(chǔ)存區(qū)、中部的電池及逆變器、前部的燃料電池及動(dòng)力總成。有氫氣留存的地方主要是電池堆和儲(chǔ)氫罐兩個(gè)部分。咱們一個(gè)一個(gè)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(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，可以理解成一種直接把燃料所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，其本身并不會(huì)儲(chǔ)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(chǔ)氫罐了。儲(chǔ)氫罐也叫氫瓶，這個(gè)概念最早應(yīng)該是由美國能源部DOE在2002年提出的定義的。在大部分文獻(xiàn)中，研究學(xué)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(chǔ)氫罐越安全，現(xiàn)在燃料電池汽車上用的都是IV型瓶。

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IV型儲(chǔ)氫瓶結(jié)構(gòu)圖

IV型儲(chǔ)氫罐的內(nèi)膽是高分子材料，全瓶身由纖維與樹脂復(fù)合材料的包裹。包裹形式則采用兩極鋪設(shè)或螺旋形鋪設(shè)，強(qiáng)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。

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  • 碰撞直接引發(fā)爆炸？

豐田以前就做過一個(gè)碰撞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，罐體就算是被80公里每小時(shí)的速度追尾碰撞，罐體也不會(huì)發(fā)生變形。

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豐田氫瓶試驗(yàn)

而且儲(chǔ)氫罐上是有氫傳感器和泄壓閥的，氫傳感器能夠檢測(cè)周圍氫氣的含量，當(dāng)氫氣發(fā)生泄漏時(shí)，傳感器讀數(shù)偏高，這時(shí)候如果是微量泄漏的話會(huì)警報(bào)，如果是大量泄漏的話，會(huì)強(qiáng)制關(guān)閉儲(chǔ)氫罐閥門，使氫氣密封在儲(chǔ)氫罐內(nèi)，車身周圍的碰撞傳感器在檢測(cè)到碰撞時(shí)，同樣也會(huì)關(guān)閉儲(chǔ)氫罐閥門。

  • 碰撞引發(fā)著火進(jìn)而引發(fā)爆炸？

那有些朋友這時(shí)候就要問了，如果碰撞導(dǎo)致卡車起火點(diǎn)燃?xì)錃庠趺崔k？其實(shí)儲(chǔ)氣罐上還安裝有一個(gè)熱熔栓泄壓閥，如果車輛發(fā)生燃燒，泄壓閥在110℃的時(shí)候就會(huì)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(huì)發(fā)生爆炸。有朋友可能又會(huì)問，這時(shí)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(huì)因?yàn)闅錃獗稽c(diǎn)燃而發(fā)生爆炸嗎？這個(gè)問題就回到咱們開頭講的了，氫氣非常輕，就好像我們小時(shí)候玩的氫氣球一樣，很容易往上跑，而且擴(kuò)散系數(shù)是汽油的11倍，比重大約是空氣的1/14，極易擴(kuò)散，揮發(fā)速度非常快。所以說即使這時(shí)候氫氣被點(diǎn)燃了，它也不會(huì)爆炸，你只要給它一個(gè)上升的通道，它就會(huì)一直非常快的往空中跑，燒著的話火焰也是往天上噴，對(duì)地面其實(shí)也沒有什么太大的影響。

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氫氣點(diǎn)燃試驗(yàn)

韓國現(xiàn)代就做過一個(gè)試驗(yàn)(Euro-NCAP)，用槍把儲(chǔ)氫罐打一個(gè)孔，并沒有發(fā)生爆炸。

氫瓶槍擊試驗(yàn)如果出現(xiàn)這種情況，燃油車更危險(xiǎn)。因?yàn)闊崃髅芏茸罡叩氖翘烊粴?，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(huì)在車底形成一個(gè)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。

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圖中的新能源汽車指的是純電動(dòng)汽車

中國消費(fèi)者質(zhì)量安全促進(jìn)會(huì)副理事長(zhǎng)、國家市場(chǎng)監(jiān)督總局網(wǎng)絡(luò)交易監(jiān)管司副司長(zhǎng)，嚴(yán)馮敏教授在全球汽車新生態(tài)發(fā)展大會(huì)上指出：平均每天就有8輛新能源車（純電動(dòng)汽車）因發(fā)生火災(zāi)自燃，據(jù)應(yīng)急管理部門統(tǒng)計(jì)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%。

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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(dǎo)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(dòng)車和燃油車相比，哪個(gè)更安全？

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