吳東來

摘 要：隨著我國科技技術不斷進步，汽車領域的科技也得到了質(zhì)的飛躍，現(xiàn)如今的汽車燃料電池車載氫氣技術已經(jīng)被汽車行業(yè)廣泛使用。但是，車載燃料電池氫氣安全問題也時有發(fā)生，例如車載氫氣系統(tǒng)、汽車氫氣泄露、氫氣儲存等。本文重點提出燃料電池汽車車載氫氣安全問題，以及解決這些問題的方法。

關鍵詞：燃料電池；車載氫氣；汽車；安全

1 車載氫氣燃料電池汽車概述

車載氫氣燃料電池汽車是一種新能源汽車，它是通過氫氣和氧氣通過燃料電池進行反映，進而產(chǎn)生動力，由于氫氣、氧氣都是燃燒能力極強的氣體，其能量也是非常大的，氫氣和氧氣在放映過程中產(chǎn)生能量效率非常強，而且氫氣和氧氣燃燒反映后產(chǎn)生的是水，對于環(huán)境來說幾乎是沒有任何危害的。而且氫氣和氧氣是人們生活中比較常見的氣體，對于二者的收集相對是比較容易的，而且也可以通過化學反應來生產(chǎn)氫氣和氧氣。但是，氫氣是一種易爆的氣體，而氧氣是一種易燃的氣體，二者應用到汽車上依舊存在一定的隱患，特別是易爆的氫氣。這就使得汽車燃料電池有一定的危險性，把氫氣作為燃料最重要的一點就是保障人們的安全，如圖1所示。

2 燃料電池汽車車載氫氣安全措施

氫氣是讓人又愛又恨的一種氣體，氫氣與其他的燃料雖然有很多相似之處。但是，氫氣卻也與其他燃料不同，氫是一種密度最輕的元素，或者說是最小的元素，很容易從微型小孔中泄露，由于氫氣是非常活躍的氣體，如果與氧氣融合不恰當容器引起爆炸，這使得很多人認為氫氣是一種很危險的氣體，如果應用到車上，想做到相對安全是不可能的。但是，隨著社會不斷的發(fā)展，氫氣的應用變得越來越廣泛，現(xiàn)如今就有很多工業(yè)在適用氫氣作為燃料，而且作為世界頂端科技的美國航天局（ NASA）對氫氣的儲存已經(jīng)長達幾十年，氫氣也是火箭的主要燃料。對氫氣的研究既然有了前車之鑒，我們更多的是吸取，挑選適合儲存氫氣的容器，這樣可以從根本上減少氫氣泄露的問題。

在現(xiàn)如今的車載氫氣燃料電池汽車上，有很多輔助裝置來保護燃料電池汽車的安全性。例如安全閥、電磁閥、熱溶栓、溫度傳感器以及壓力傳感器等，這些輔助工具能夠?qū)崟r的反映燃料電池的情況，以及能有效的控制燃料電池出現(xiàn)問題的情況，實現(xiàn)了手動、半自動、全自動的操作模式，大大提高了車載氫氣燃料電池汽車的安全性，如圖 2所示。

氫氣是一種易燃易爆的氣體，所以，控制溫度也是其中重要的一環(huán)，溫度傳感器就是作為監(jiān)控溫度的一種手段，溫度傳感器可以有效測試氫氣瓶內(nèi)的溫度，對于氣瓶溫度的變化顯示到駕駛室的儀表盤上，駕駛人員可以通過儀表盤上的數(shù)據(jù)可以判斷出汽車內(nèi)部是否有情況發(fā)生。壓力傳感器與普通汽車的郵箱測試器一個道理，是判斷氣瓶中氫氣剩余多少的作用，能夠正確判斷剩余的氫氣能否進行正常的行駛，如果氣瓶內(nèi)壓力不足，就會通過表盤進行變燈顯示，讓駕駛員了解氣瓶內(nèi)氫氣剩余情況。在充氣的過程中，管路電磁閥的作用就會凸顯出來，因為氣瓶和燃料電池是分離開的，在給氣瓶充氣時，能夠有效防止氣體接觸到電池。燃料電池汽車主要是燃料電池為汽車提供能量，就像是家用電器一樣，必須使用 220V電壓，否則就會承受不住壓力而出現(xiàn)安全問題。燃料電池也是同樣道理，燃料電池要求氫氣出入要有一定的數(shù)值，如果氫氣輸入過多就會導致燃料電池承受不住壓力自動熄火，或者出現(xiàn)安全隱患，如果氫氣輸入過少，就會嚴重影響正常使用，在這個過程中就需要一個“變壓器”，

汽車行業(yè)稱之為“減壓閥”，減壓閥能夠調(diào)節(jié)氫氣瓶輸出壓力，讓氫氣輸出壓力能夠與燃料電池適應壓力相匹配。如果出現(xiàn)氣瓶壓力問題，針閥能夠?qū)馄恐械臍錃膺M行安全放空。

3 燃料電池汽車車載氫氣的安全性測試

3.1 氫氣泄露檢測

在燃料電池汽車出場之前就要做一次安全性測試，由于氫氣是一種低密度的氣體，檢查泄露最常規(guī)的方法就是液體檢測，其方法與測試輪胎漏氣部位的原理差不多。通常的安全性測試就是將一些惰性氣體注入到氣瓶之中，例如氦氣和氮氣，這種氣體密度小，而且活躍性低，之后進行水體氣泡檢測以及皂泡實驗，對所有連接點進行有效測試，水體測驗只是一方面，但是其成本最低，而且效果也不錯。再有就是一些高科技測試手段，例如氦質(zhì)譜檢測儀、紅外線檢測、超聲波檢測等，但是成本較高，而且測試過程中比較復雜，更多的是應用在高級車輛中。

3.2 系統(tǒng)振動檢測

由于車載氫氣燃料電池汽車是一種新型能源汽車，起步相對較晚，技術不能說是完善，對于很多環(huán)節(jié)都要進行全面檢測，以防燃料電池汽車在經(jīng)歷劇烈振動之后產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。氫氣瓶與燃料電池，或者是一些輔助工具都要進行一個整體的振動檢測，統(tǒng)稱為系統(tǒng)振動檢測。其具體檢測方式是垂直加速度，也可以叫做重力加速度（速度單位為 8g），之后燃料汽車再以水平加速度進行振動測試（速度單位為 2g），在經(jīng)過指定的振動試驗后，燃料電池汽車再進行整個氣密性的系統(tǒng)檢查。

3.3 追尾碰撞安全以及防追尾檢測

任何汽車在研究過程中都把防追尾以及追尾安全作為重點考慮對象。對于車載氫氣燃料電池汽車的防追尾問題，重點是氫氣泄露等安全性能。如果氫氣泄露在與氧氣結合，要是有一點火就很容易引起爆炸，所以，追尾安全性是非常重要的一環(huán)。測試的根本目的是，在燃料汽車被追尾產(chǎn)生碰撞時，保證內(nèi)部氫氣不會泄露，汽車因為碰撞起火等問題。

4 車載氫氣燃料電池汽車的日常安全維護

4.1 氫氣瓶以及相關系統(tǒng)日常安全維護

氫氣作為一種非?；钴S的氣體，其本身是沒有任何腐蝕性的，也不同于氧氣容器與其他材料發(fā)生化學反應。但是由于其比較活躍，自身的反映會影響到其他金屬質(zhì)量，俗稱“氫脆”現(xiàn)象又稱白點，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生裂痕，這很容易導致氫氣泄露。所以，這就要求車載氫氣系統(tǒng)要符合國家標準，保證定期日常維護。氫氣泄露現(xiàn)象無論怎么提高科技，都是有一定幾率發(fā)生的，因此，這就對所以的車載氫氣系統(tǒng)提出更高的要求，車內(nèi)許多傳感器是反映氫氣瓶中氫氣是否出現(xiàn)異常反應的關鍵。所以，有關人員要定時對汽車的氣密性以及各個傳感原件進行檢測、維護。

4.2 燃料電池的日常維護

燃料電池也是車內(nèi)重要的零部件之一。燃料電池在生產(chǎn)過程中，就要考慮車載氫氣燃料電池汽車自身的安全性，由于燃料電池與車載氫氣系統(tǒng)是燃料電池汽車的兩大重要組成部分，如果燃料電池出現(xiàn)問題，那么氫氣系統(tǒng)做的再完善也無濟于事，對于燃料電池的維護相比較氫氣系統(tǒng)不是那么復雜，但是其作用是非常關鍵的。對于日常維護重點是要檢查燃料電池是否老化、異常，對于燃料電池連接處要定時進行清理，以免造成積灰導致接觸不良或者是短路，并且要增強通風對流結構，加強氫氣的流通，以免造成氫氣的聚集。

5 結束語

現(xiàn)如今世界傳統(tǒng)能源短缺，石油、煤炭已經(jīng)在社會的發(fā)展中出現(xiàn)供給不足的情況，并且隨著全球工業(yè)不斷增加，傳統(tǒng)能源的弊端也日益凸顯出來。隨著人們的環(huán)保意識越來越強，傳統(tǒng)能源已經(jīng)不是人類發(fā)展的必要能源，人們更多的是追求新能源、綠色能源。車載氫氣燃料電池汽車就是人們在汽車領域做出的一項突破，雖然在安全性還有待完善，但是隨著科技技術不斷發(fā)展，未來的新能源汽車必定會成為汽車領域的主流，人們與自然環(huán)境更加和諧。

參考文獻：

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[2]馮文，王淑娟，倪維斗等.氫能的安全性和燃料電池汽車的氫安全問題[J] .太陽能學報，2013，24（5）： 677-682.