氫氣和天然氣、汽油蒸汽相同具有一定的危險性，只要按照安全標準操作，氫氣是一種比天然氣、汽油更為安全的氣體能源。目前氫燃料動力電池安全技術成熟，加拿大巴拉德、日本豐田、美國普拉格等國外公司多年產業運營相關經驗表明，氫燃料動力電池安全技術有保障，國內公司缺乏安全意識，不執行安全操作標準、管理混亂、偷工減料，才是引發燃料動力電池洗車安全事故的最大隱患。

（來源：微信公眾號“氫云鏈”作者：玖牛研究院）

氫燃料安全嗎？張家口市“11·28”爆燃事故迅速將媒體注意力聚焦到“氫燃料安全”問題。若全社會消費者對“氫燃料安全”的認識不夠，必將阻礙我國氫能產業發展大戰略。針對“氫燃料引發爆燃事故”傳聞，各大媒體紛紛發文澄清誤解，向社會科普氫氣和天然氣、汽油蒸汽相同有一定的危險性，在安全規范條件下使用，氫氣是一種安全的氣體能源，而管理混亂和不按照安全規范操作才是引發大多數安全事故的主因。

圖1張家口爆炸事故

十二月二日，國務院安委會辦公室、應急管理部門正式公布官方報告，“經初步調查，事故直接原因是：我國化工集團公司所屬的河北盛華化工有限公司氯乙烯氣柜發生泄漏，泄漏的氯乙烯擴散到廠區外公路上，遇明火發生爆燃，導致停放公路兩側等候卸貨車輛的司機等人員大量傷亡。調查中發現，該公司安全生產管理十分混亂。”可見，了解燃料動力電池汽車安全技術，提高行業安全管理水平，是目前國內氫燃料動力電池汽車產業成功落地的前提。

圖2張家口爆炸事故原因通報

氫燃料比汽油更安全

氫是易燃易爆化學危險品，但氫燃料動力電池汽車本身是安全的。事實上，讓人談氫色變的“興登堡空難“是對氫氣使用不當，加上極端外部環境變化造成的，就像鐵達尼號撞上冰山，屬于小概率事件。

從化學特性來講，氫燃料比汽油更安全。如表1所示，（1）當氫氣在空氣中的體積密度達到18.3%時遇到火源會爆炸，相比之下天然氣5.7%、汽油蒸汽1.1%的臨界點要高（2）氫氣密度僅是空氣的7%，擴散速度快（高壓氫氣和液氫的逃逸速度更快），底層空氣中很難聚集高濃度的氫，因此很難達到爆炸的臨界點。豐田的試驗表明，即使子彈擊穿了儲氫罐，由于氫氣快速逃逸，并不會發生爆炸。

但氫氣也并非完全沒有危險，氫氣有爆炸范圍更大，燃燒時出現的火焰幾乎不可見，無味無形等特點，因此重要安全問題在于防止氫氣泄露。基于這個特性，衣寶廉潔院士曾經建議將氫燃料動力電池汽車停放在戶外最安全。所以，在做好了防止氫氣泄露的措施之后，氫燃料動力電池汽車比電動汽車、燃油車的安全性更好，這個技術成熟，難度也不高，只要在生產、使用過程中嚴格按照安全標準進行就可以防止常規的安全事故發生。

表1氫氣、天然氣、汽油蒸汽危險性比較

來源：根據公開資料整理

如何保障燃料動力電池汽車安全？

燃料動力電池汽車安全性重要是車載氫系統的安全，包括高壓儲氫罐、供氫系統和燃料動力電池發電系統。本文從材料選擇、氫泄漏監測、防靜電、防爆和阻燃等五個角度重點說明如何在技術層面保障燃料動力電池汽車的安全。

圖3燃料動力電池汽車安全要素

來源：根據公開資料整理

1、材料選擇

車載高壓儲氫瓶一般選擇鋁合金或復合材料來防止氫脆的發生。如豐田Mirai的儲氫罐由三層結構組成，最內是高強度聚合物，中間層是碳纖維和聚合物的混合材料，外層是剝離纖維和聚合物的混合材料。供氫系統管道及閥門采用適用于氫氣的材料，如抗氫脆的不銹鋼、鋁合金材料或聚合物，在元器件承壓上留有足夠的安全余量。

2、元器件防護

為了防止電路中出現電火花點燃氫氣，燃料動力電池汽車的電氣元件、管路、閥門都要采用相應的防爆、防靜電、阻燃、防水、防鹽霧材料。如為了防止繼電器觸點動作放出電弧引燃氫氣，氫安全系統中一般選用防爆固態繼電器。此外，元器件的防水防塵、線束阻燃的級別也應達到相應的級別要求，這些都比普通的燃油車、電動汽車有著更高的要求。

3、車載氫系統安全防護

重要通過對高壓儲氫瓶和氫氣管道進行安全設計、安裝安全設施，來保障供氫系統的安全。如圖1，車載氫系統的安全防護體系重要包括排空管、安全閥、手動截止閥、單向閥、泄壓球閥、碰撞傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電磁閥、碰撞傳感器等。一旦發生意外，氫系統控制器會把監控信息傳給安全部件，各安全部件及時動作，使燃料動力電池汽車處于安全狀態。各安全部件功能見表2。

圖4燃料動力電池汽車氫系統

來源：公開資料

表2重要車載氫系統安全元件

來源：玖牛研究院

4、氫系統安全監控

車載氫系統的安全監控是防護的前提，是對儲氫瓶系統、乘客艙、燃料動力電池發動機系統以及尾氣排放處的氫氣泄漏、系統壓力、系統溫度、電氣元件及其他器件進行實時監控，確保燃料動力電池汽車加氫、用氫的安全。如表3，重要監控內容包括氫氣泄漏、加注過程、儲氫瓶溫度、供氫管路壓力、電氣元件短路等。

表3重要車載氫系統安全監控

來源：公開資料

5、碰撞安全防護

這類防護是為了保證發生碰撞時儲氫系統、氫氣管路、燃料動力電池電堆、各類閥門等關鍵部件不遭受危害性破壞。防碰撞設計除了關鍵零部件具有防撞能力外，還通過位置布置、固定裝置保護和慣性開關監控碰撞，并與車載氫監控系統聯動，實現自動斷電、關閉閥門等保護性措施。如燃料動力電池巴士的高壓儲氫瓶防止在車身頂部，發生泄漏時氫氣可以迅速排放到大氣中。

高壓儲氫瓶是燃料動力電池車重要安全隱患所在，通過足夠強度的專用固定支架將儲氫瓶、瓶閥和高壓管路集成在一起，并用鋼帶支撐，以限制在碰撞過程中高壓氫瓶的位移，防止因碰撞造成氫氣的泄漏。

由于碰撞過程復雜，僅僅零部件的設計仍顯不足，整車上進行慣性開關的冗余設計以保萬無一失。發生碰撞時慣性開關被激活，將碰撞信號傳送至氫系統控制器，氫系統控制器立即發出指令關閉儲氫瓶閥門，斷開氫氣供應，將氫氣的泄漏量降低至最低。

安全技術的案例分析

巴拉德氫燃料動力電池技術商業化最早，實際運營時間長，我們以巴拉德的產品為例，簡單說明上述安全技術的實際應用：（1）假如巴拉德的燃料動力電池模塊發生泄露，它會啟動“故障保護”。（2）巴拉德燃料動力電池系統包括：板載泄漏檢測，通風系統，以防止泄漏達到易燃水平，通過煙霧探測器或熱探測器進行火災探測，排放燃料動力電池的減壓裝置。這些措施能夠很好的預防氫氣泄露:（3）在發生意外之時，巴拉德燃料動力電池動力模塊的設計兼顧乘客和操作員的安全。比如：小泄漏會觸發預警，以便駕駛員在車輛仍然安全時停車。（4）碰撞傳感器設計用于激活“安全關閉”序列，鎖定罐中的高壓氫，并將高壓組件與系統隔離。這些都使得乘員有一定的時間進行疏散。

巴拉德氫燃料動力電池技術比較成熟，在安全性設計方面考慮較為周到，事實上，巴拉德產品其安全性已經足以和燃油車媲美，這為我們自主技術研究供應了參考依據。

此外，美國有超過3%的叉車使用了燃料動力電池系統，大多為普拉格供應，多年來運營情況較好。豐田在美國也投入了數千輛燃料動力電池汽車，數年來運行良好。綜上，加拿大、美國、日本的數家公司運營相關經驗證明了只要在設計上做好安全防護措施，操作時嚴格按照標準，氫氣在使用上是安全的。

國家對安全的重視

國家對危化品安全問題向來高度重視，氫氣目前作為危化品，從安全標準數量占比上可以看出國家關于氫氫使用安全問題高度重視。從純電動汽車的相關經驗看，公司關于技術安全管理意識不斷在提高，國家也制定了各類標準、各種測試保證電動汽車產品的安全性。幾個影響較大的新能源汽車安全事故，問題更多在于公司安全意識不足，存在僥幸心理，過于節約成本粗制濫造，不嚴格執行安全規范。參考電動汽車安全管理相關經驗，在完善氫能源使用的標準規范之后，更要光大力氣抓執行，進而通過加強關于標準的執行和檢測來確保氫燃料動力電池汽車的安全性。

圖5氫能標準數量分布

來源：根據公開資料整理

盡管氫氣仍然被列為危化品管理，但我們可以預見的是，在未來技術和法規標準進一步完善之后，假如嚴格按照法規標準要求進行設計、生產和使用，氫能源是一項比汽油、天然氣等石化能源更加安全、清潔的可再生資源。上述安全分析和國外商業化運營相關經驗已經證明氫能技術的安全性，人們無需對氫能源抱有恐懼的心理。恐懼來自于不熟悉，相關政府部分在推動氫能產業的同時，也應該加大對氫能知識培訓、提高從業者安全規范意識，讓群眾在了解氫能源的同時，發揮全社會共同監督公司氫能使用行為規范，為氫能安全使用多加一道社會保險。

最后，雖然張家口市“11·28”爆燃事與氫氣無關，但這個事件仍然給張家口乃至全國的“氫能大躍進式快速發展”展蒙上了一層安全陰影。聯想這半年來新能源電動汽車多起的著火事件，據作者與業內人士討論分析后，認為大多數電動汽車著火事故多是生產廠家過度節約成本，或是管理混亂，不按照安全標準生產導致的。氫燃料動力電池汽車安全情況也是相同。安全重于泰山，燃料動力電池汽車行業剛剛起步，如何保障燃料動力電池汽車安全問題可能是影響氫能產業快速發展的重大障礙，要引起產業界和政府相關部門的高度重視。

氫云分享：安全重于泰山，如何保障燃料動力電池汽車安全？