氫燃料電池汽車比燃油車安全性更高

       在低碳發展和能源轉型的大背景下，氫能產業在中國獲得了自下而上的發展態勢。制定國家氫能戰略也已寫入政府工作報告，國家層面已經給氫能定調，相關政策、標準、規范將會陸續出臺。各地方政府對發展氫能的積極性空前高漲，競爭態勢愈演愈烈。

       我國發展氫能的路線是將氫能燃料電池商用車作為突破口，一方面，氫燃料電池商用車，特別是氫燃料電池公交車具有很強的示范效應，可以檢驗動力、安全、經濟等各項性能，還可以讓公眾近距離、切身地認識氫燃料電池汽車，提高公眾對氫燃料電池汽車安全應用的了解和認識。另一方面可以帶動加氫基礎設施的發展，避免加氫站的建設和氫燃料電池汽車的推廣在產業前期相互制約，發展氫燃料電池公交車也符合我國當下氫基礎設施“先公用再民用”的建設規律。

       但離公眾更近的同時，也意味著氫燃料電池汽車的安全性將得到更多關注。

       01、 正確認識氫氣的危險因素

       為什么公眾會談“氫”色變呢？實際上，讓人對氫安全性有質疑的主要原因是，氫具有易燃易爆等特性，并且常以壓縮氣態的狀態進行運輸，屬于壓縮加壓氣體。而且氫氣因為分子量小，比汽油、天然氣更容易泄漏，且無色無味，泄漏后也很難被察覺到，所以氫都是作為危險化學品進行管理的。

       如果只看氫氣的物理和化學特點的話，確實具有一定危險性，但是，這并不意味著可以把氫燃料電池汽車和危險劃等號。任何事情都是相對的，沒有******的安全，只要將風險控制在可接受的范圍內就可以接受。

       02、氫氣易揮發的性質 在開放空間更有利于汽車的安全

       現階段，針對氫氣的特點，豐田、殼牌、AP、清華大學等全球多家汽車、能源企業以及研究院所都已經設計了較為完善的氫安全防護方案。目前，燃料電池汽車的安全性評價主要是針對燃料電池電堆和儲氫系統兩個部分。

       其中，電堆只是氫氣和氧氣發生電化學反應的場所，本身并不儲存能量，安全性隱患主要來自氫氣的監控。但由于電堆內部氫氣的量并不大，而且氫氣／空氣可以迅速被切斷，其安全性其實還是很有保障的。據蓋世汽車報道，幾家知名車企對其燃料電池車的綜合測試結果表明，即使在工作狀態下對電堆進行穿刺短路，都不會引起電堆火災和爆炸發生。

       而儲氫系統的安全性就顯得至關重要，其安全性能主要取決于儲氫罐。目前，國內外主流儲氫瓶基本是采用碳纖維纏繞的鋁內膽或塑料內膽材質（國外主要使用Ⅳ型瓶：塑料內膽碳纖維纏繞儲氫瓶；國內主要使用Ⅲ型瓶：鋁內膽碳纖維纏繞儲氫瓶），基本******了氫脆問題。碳纖維纏繞的這種高強度、高耐久、高可靠性的車載高壓儲氫瓶能夠******程度保障氫氣不泄露。

      值得注意的是，以目前的技術來看，確實沒有辦法保證100%氫氣不泄露，因此，燃料電池汽車上一般都會安裝車載氫氣探測器，一旦發現氫氣泄漏，能夠******時間探測到。在低濃度時采取警報的方式提醒駕駛人員，在濃度較高時可以直接關閉儲氫瓶閥門。同時，車身周圍的碰撞傳感器在檢測到碰撞時，同樣也會關閉儲氫瓶閥門。

       實際上，氫氣的自燃點是527℃，不易自燃，而且氫氣擴散系數是汽油的11倍，比重大約是空氣的1/14，極易擴散且揮發速度快。也就說如果只有少量氫氣泄漏，還沒有來得及堆積，就已經在空氣中擴散揮發了。豐田汽車（中國）投資有限公司技術總監湯田修事認為，正是針對氫氣的這一特點，在設計氫燃料電池汽車的時候，可以將儲氫瓶及氫燃料電池動力系統安裝在駕駛艙外，這樣一來，即便氫氣泄漏后，也會很快擴散到車外，而不會進入駕駛艙。

       美國邁阿密大學的Swain博士做過一個******的試驗（見下圖），兩輛汽車分別用氫氣和汽油作燃料，然后進行泄漏點火試驗。點火3秒后，高壓氫氣產生的火焰直噴上方，汽油則從汽車的下部著火；到1分鐘時，用氫氣作燃料的汽車只有漏出的氫氣在燃燒，車輛沒有大問題，而汽油車則早已成為大火球，完全燒光。因此在敞開空間，氫氣易揮發的性質，與普通汽油車相比，有利于汽車的安全。但是在密閉空間，一定要嚴格按照標準放置氫氣報警器和能夠自動啟動的排放裝置。

       中國工程院院士衣寶廉對此也表示認可：“燃料電池汽車安全性非常高，特別是在敞開空間，非常安全，泄露之后會馬上揮發，不會發生爆炸起火。”

      

燃料電池汽車和燃油車泄漏后燃燒對比

       此外，氫燃料電池汽車也會有針對性的設計碰撞結構，有效降低高壓儲氫瓶在車輛碰撞時發生直接碰撞或者移位的風險。

可以說，只要合理預防控制氫氣的不利安全因素，就會避免產生安全危害。氫工業長期以來的安全運行以及氫能在航空航天等領域的廣泛應用，都足以證明這一點。

       03、加氫站安全要早設計早規劃

      由于近兩年國際上發生了幾起加氫站火災事故，這讓公眾對加氫站安全一直十分擔心，這也是對發展氫燃料電池汽車是否安全的顧慮之一。

       今年4月，財政部等四部委發布了《關于完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，其中提出要開展氫燃料電池汽車示范應用，力爭通過4年時間，建立氫能和燃料電池汽車產業鏈。

可以預見，隨著氫燃料電池汽車示范地區的增多，氫燃料電池汽車的運營數量也將逐漸增多，加氫站等基礎設施的建設也將加速。這個階段，一旦發生安全事故，將會進一步影響公眾對氫能的信任程度，對于行業發展會有很大影響。

       實際上，加氫站和氫燃料電池汽車的安全防護思路實際上差不多，也都是根據氫氣的特點來設計的。與燃料電池汽車不同的是，加氫站要實行禁明火管理，同時在加氫站規劃建設時選擇更少人流的地點，減少火災對周圍的影響。

加氫站屬于固定建筑物，在建造、工程、供電等方面涉及的方面比汽車更多、更雜，因此安全問題需要更多標準來規定加氫站的規劃和設計。

       近日，住建部對國標《加氫站技術規范（局部修訂條文征求意見稿）》（以下簡稱《征求意見稿》）公開征求意見，其中細化加氫站及合建站內設施防火間距要求、補充完善氫儲存系統及設備技術要求、補充細化了氫氣加氫機技術要求、補充完善了氫管道及附件技術要求、臨氫材料等，體現了對加氫站安全的高度重視。特別是臨氫材料的選擇，對氫氣的使用安全性至關重要，因此《征求意見稿》中特別增加了臨氫材料這一節，對臨氫材料提出要求。

       實際上，很多國家在規劃氫能發展的同時，也設計了氫能安全管理體系，例如韓國，在從生產到儲存、運輸和利用的全產業鏈內建立可靠的安全管理體系，以確保公眾完全信任氫能。

       作為氫燃料電池汽車的重點示范城市，張家口市今年也已經出臺了《張家口市氫能產業安全監督和管理辦法》，不僅對確保氫能產業安全穩定發展具有重要意義，同時對全國氫能產業安全發展也具有重要的示范作用。

       現階段，氫能產業發展的政策環境已經初步具備，氫燃料電池汽車的技術差距也正通過不斷地“剝洋蔥”，慢慢實現趕超。而隨著技術進步和產業規模不斷擴大，氫能的應用成本也將持續降低，經濟性將與燃油車持平。氫燃料電池汽車猶如10年前的純電動汽車，將是一顆即將冉冉升起的新星。

       對于安全問題，要高度重視，但也不用過度緊張，目前各企業在燃料電池汽車等氫能應用上采取的安全措施，經過多年的實際示范運營證明是可靠的。而且隨著越來越多行業標準和法規的出臺，對于氫能全產業鏈的要求也將更加完善和嚴格，只要嚴格按照規定操作，氫能就將會是安全、環保的綠色能源。