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电池专题

燃料电池氢气,燃料电池选择氢气的储运安全吗?

来源:宝鄂实业    2019-03-28 12:47    点击量:

氢气的主要特性和其它常见燃料作对比,建立四个坐标分别是扩散、浮力、爆炸下限和燃烧速度的倒数,越靠近坐标原点越危险。可以看出,就扩散、浮力和爆炸下限而言,氢气都远比其它燃料安全,不容易形成可爆炸的气雾,因而只要建立有效的防控手段,氢气的安全性还是十分出众的。

 

氢气特性分析如下

 

■氢气泄露速度快于常见燃料,但泄漏总能量不高

 

■氢气具有很高的扩散系数和浮力,泄漏时可迅速降低浓度

 

■氢气爆炸极限范围宽,但爆炸能很低且不产生浓烟年和灰霾

 

■氢脆现象会引起金属脆化裂纹,可以选用合适的材料防护避免。

 

2、氢气的储运安全吗?

 

——以气氢拖车运输为主,从充装到储运安全措施完善

 

运氢的方式主要分为:气氢拖车运输(tubetrailer)、气氢管道运输(pipeline)和液氢罐车运输(liquidtruck)。从现阶段加氢站对运输距离(<500km,200km为宜)和运输规模(10吨/天)的需求来看,氢气最佳的运输方式仍是气氢拖车。

 

现阶段氢气运输方式

 

空载气氢拖车在集中制氢厂加氢到满载,然后车辆行驶到加氢站,直接卸下车上管状储存容器作为加氢站的存贮设备,同时拾起原本位于加氢站的“空载”管状容器,运回集中生产厂开始新一轮的加载。

 

氢气充装方式

 

为了将常温下将7kPa的氢气多步压缩至35MPa甚至更高专供氢气长管车充装,整个氢气充装工艺十分复杂,包括压缩机、罐装系统等各环节都有相应的安全措施。

 

氢气压缩机的安全保障,可编程控制器进行集中控制

 

氢气充装系统的安全保障,超压保护、回流保护、放空保护

 

3、燃料电池车辆安全吗?

 

——设计完备提供全方位防护,实际运行安全有效

 

3.1车载供氢系统:设计与材料双管齐下,实现用氢安全多重保障

 

车载供氢系统是燃料电池汽车的重要组成部分,功能主要是为燃料电池系统提供稳定压力的氢气,而其安全措施主要从预防与监控两方面着手。

 

从技术设计的角度说:车载供氢系统主要由高压储氢瓶、加注口、单向阀、安全阀、溢流阀、减压阀、电磁阀、热溶栓、压力和温度传感器以及氢管路等零部件组成。其不仅具备过温保护、低压报警、过压保护、过流保护等功能,还考虑到了碰撞安全、氢气泄漏的控制等。

 

车载供氢系统安全防护措施

 

从零部件制造的角度说:用于储存氢气的氢瓶和系统管路由于氢脆等原因对其要求较高,选择合适的材料以及保护结构对储氢系统的安全至关重要。

 

储氢瓶材料:铝合金内胆碳纤维高压储氢瓶,重量轻、储氢密度高、优良的韧性和抗撞击性能;

 

储氢罐保护:采用整体式设计,整个框架通过3根横梁和2根纵梁将氢气罐集成到框架总成,保证在撞击时,高压储氢瓶动态位移不会太大,避免断裂;

 

氢系统管路:氢管路中大多采用316不锈钢材质的管路,其在氢气中的拉伸性能、疲劳性能和老裂纹扩展性能出众,较好的抗氢脆性能;

 

燃气管设计:燃气管排出氢气的方向是顺延车底部的前后方向,可以保护车舱内不会被火焰殃及。

 

燃料电池动力汽车车载氢系统及加氢口强检报告:

 

3.2燃料电池整车:拥有严格的性能测试与密切的氢气监控体系

 

多样化的安全性测试能确保燃料电池汽车出厂时的安全性和一致性:除了保证车载氢气系统安全性之外,相关的安全性检测在应用在燃料电池汽车动力系统的开发方面。燃料电池汽车出厂之前就要做多次安全性测试。

 

来源:《基于氢燃料电池汽车碰撞安全性的研究》,包括氢气泄漏检测、系统振动检测和追尾碰撞安全以及防追尾检测在内的各类出厂检测,确保整车的用氢安全和各类碰撞情况下的安全性。

 

密切的监控体系确保燃料电池车在实际运行时的安全性:根据不同的要求,在燃料电池车上对氢气传感器类型、数量以及布致的位置均有一定的要求。燃料电池车氢气传感器核心感应元件都使用铂金制造,稳定性高。一般来说,出于对安全性能考虑,燃料电池车总共要求安装4个氢气传感器,而所有传感器信号需直接传送到仪表盘的醒目位置,及时通知驾驶员。