氢燃料电池汽车比燃油车安全性更高

       在低碳发展和能源转型的大背景下，氢能产业在中国获得了自下而上的发展态势。制定国家氢能战略也已写入政府工作报告，国家层面已经给氢能定调，相关政策、标准、规范将会陆续出台。各地方政府对发展氢能的积极性空前高涨，竞争态势愈演愈烈。

       我国发展氢能的路线是将氢能燃料电池商用车作为突破口，一方面，氢燃料电池商用车，特别是氢燃料电池公交车具有很强的示范效应，可以检验动力、安全、经济等各项性能，还可以让公众近距离、切身地认识氢燃料电池汽车，提高公众对氢燃料电池汽车安全应用的了解和认识。另一方面可以带动加氢基础设施的发展，避免加氢站的建设和氢燃料电池汽车的推广在产业前期相互制约，发展氢燃料电池公交车也符合我国当下氢基础设施“先公用再民用”的建设规律。

       但离公众更近的同时，也意味着氢燃料电池汽车的安全性将得到更多关注。

       01、 正确认识氢气的危险因素

       为什么公众会谈“氢”色变呢？实际上，让人对氢安全性有质疑的主要原因是，氢具有易燃易爆等特性，并且常以压缩气态的状态进行运输，属于压缩加压气体。而且氢气因为分子量小，比汽油、天然气更容易泄漏，且无色无味，泄漏后也很难被察觉到，所以氢都是作为危险化学品进行管理的。

       如果只看氢气的物理和化学特点的话，确实具有一定危险性，但是，这并不意味着可以把氢燃料电池汽车和危险划等号。任何事情都是相对的，没有******的安全，只要将风险控制在可接受的范围内就可以接受。

       02、氢气易挥发的性质 在开放空间更有利于汽车的安全

       现阶段，针对氢气的特点，丰田、壳牌、AP、清华大学等全球多家汽车、能源企业以及研究院所都已经设计了较为完善的氢安全防护方案。目前，燃料电池汽车的安全性评价主要是针对燃料电池电堆和储氢系统两个部分。

       其中，电堆只是氢气和氧气发生电化学反应的场所，本身并不储存能量，安全性隐患主要来自氢气的监控。但由于电堆内部氢气的量并不大，而且氢气／空气可以迅速被切断，其安全性其实还是很有保障的。据盖世汽车报道，几家知名车企对其燃料电池车的综合测试结果表明，即使在工作状态下对电堆进行穿刺短路，都不会引起电堆火灾和爆炸发生。

       而储氢系统的安全性就显得至关重要，其安全性能主要取决于储氢罐。目前，国内外主流储氢瓶基本是采用碳纤维缠绕的铝内胆或塑料内胆材质（国外主要使用Ⅳ型瓶：塑料内胆碳纤维缠绕储氢瓶；国内主要使用Ⅲ型瓶：铝内胆碳纤维缠绕储氢瓶），基本******了氢脆问题。碳纤维缠绕的这种高强度、高耐久、高可靠性的车载高压储氢瓶能够******程度保障氢气不泄露。

      值得注意的是，以目前的技术来看，确实没有办法保证100%氢气不泄露，因此，燃料电池汽车上一般都会安装车载氢气探测器，一旦发现氢气泄漏，能够******时间探测到。在低浓度时采取警报的方式提醒驾驶人员，在浓度较高时可以直接关闭储氢瓶阀门。同时，车身周围的碰撞传感器在检测到碰撞时，同样也会关闭储氢瓶阀门。

       实际上，氢气的自燃点是527℃，不易自燃，而且氢气扩散系数是汽油的11倍，比重大约是空气的1/14，极易扩散且挥发速度快。也就说如果只有少量氢气泄漏，还没有来得及堆积，就已经在空气中扩散挥发了。丰田汽车（中国）投资有限公司技术总监汤田修事认为，正是针对氢气的这一特点，在设计氢燃料电池汽车的时候，可以将储氢瓶及氢燃料电池动力系统安装在驾驶舱外，这样一来，即便氢气泄漏后，也会很快扩散到车外，而不会进入驾驶舱。

       美国迈阿密大学的Swain博士做过一个******的试验（见下图），两辆汽车分别用氢气和汽油作燃料，然后进行泄漏点火试验。点火3秒后，高压氢气产生的火焰直喷上方，汽油则从汽车的下部着火；到1分钟时，用氢气作燃料的汽车只有漏出的氢气在燃烧，车辆没有大问题，而汽油车则早已成为大火球，完全烧光。因此在敞开空间，氢气易挥发的性质，与普通汽油车相比，有利于汽车的安全。但是在密闭空间，一定要严格按照标准放置氢气报警器和能够自动启动的排放装置。

       中国工程院院士衣宝廉对此也表示认可：“燃料电池汽车安全性非常高，特别是在敞开空间，非常安全，泄露之后会马上挥发，不会发生爆炸起火。”

      

燃料电池汽车和燃油车泄漏后燃烧对比

       此外，氢燃料电池汽车也会有针对性的设计碰撞结构，有效降低高压储氢瓶在车辆碰撞时发生直接碰撞或者移位的风险。

可以说，只要合理预防控制氢气的不利安全因素，就会避免产生安全危害。氢工业长期以来的安全运行以及氢能在航空航天等领域的广泛应用，都足以证明这一点。

       03、加氢站安全要早设计早规划

      由于近两年国际上发生了几起加氢站火灾事故，这让公众对加氢站安全一直十分担心，这也是对发展氢燃料电池汽车是否安全的顾虑之一。

       今年4月，财政部等四部委发布了《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，其中提出要开展氢燃料电池汽车示范应用，力争通过4年时间，建立氢能和燃料电池汽车产业链。

可以预见，随着氢燃料电池汽车示范地区的增多，氢燃料电池汽车的运营数量也将逐渐增多，加氢站等基础设施的建设也将加速。这个阶段，一旦发生安全事故，将会进一步影响公众对氢能的信任程度，对于行业发展会有很大影响。

       实际上，加氢站和氢燃料电池汽车的安全防护思路实际上差不多，也都是根据氢气的特点来设计的。与燃料电池汽车不同的是，加氢站要实行禁明火管理，同时在加氢站规划建设时选择更少人流的地点，减少火灾对周围的影响。

加氢站属于固定建筑物，在建造、工程、供电等方面涉及的方面比汽车更多、更杂，因此安全问题需要更多标准来规定加氢站的规划和设计。

       近日，住建部对国标《加氢站技术规范（局部修订条文征求意见稿）》（以下简称《征求意见稿》）公开征求意见，其中细化加氢站及合建站内设施防火间距要求、补充完善氢储存系统及设备技术要求、补充细化了氢气加氢机技术要求、补充完善了氢管道及附件技术要求、临氢材料等，体现了对加氢站安全的高度重视。特别是临氢材料的选择，对氢气的使用安全性至关重要，因此《征求意见稿》中特别增加了临氢材料这一节，对临氢材料提出要求。

       实际上，很多国家在规划氢能发展的同时，也设计了氢能安全管理体系，例如韩国，在从生产到储存、运输和利用的全产业链内建立可靠的安全管理体系，以确保公众完全信任氢能。

       作为氢燃料电池汽车的重点示范城市，张家口市今年也已经出台了《张家口市氢能产业安全监督和管理办法》，不仅对确保氢能产业安全稳定发展具有重要意义，同时对全国氢能产业安全发展也具有重要的示范作用。

       现阶段，氢能产业发展的政策环境已经初步具备，氢燃料电池汽车的技术差距也正通过不断地“剥洋葱”，慢慢实现赶超。而随着技术进步和产业规模不断扩大，氢能的应用成本也将持续降低，经济性将与燃油车持平。氢燃料电池汽车犹如10年前的纯电动汽车，将是一颗即将冉冉升起的新星。

       对于安全问题，要高度重视，但也不用过度紧张，目前各企业在燃料电池汽车等氢能应用上采取的安全措施，经过多年的实际示范运营证明是可靠的。而且随着越来越多行业标准和法规的出台，对于氢能全产业链的要求也将更加完善和严格，只要严格按照规定操作，氢能就将会是安全、环保的绿色能源。