燃料电池汽车车载氢气安全的分析及探索

付亦凡

摘 要：目前，随着我国科学技术的迅速发展，汽车领域的科技也有了较大的进步。与此同时，汽车燃料电池车载氢气技术也被汽车行业高度关注，在汽车行业中广泛使用。但是车载燃料电池氢气的安全问题也就随之出现。比如车载氢气的系统、泄露、储存等。本文笔者重点提出了关于燃料电池汽车车载氢气的安全问题，并对这些问题进行研究与分析，提出了相应的解决方法。

关键词：燃料电池；车载氢气；汽车；安全

1 引言

近年来，尤其是自2015年以来，车载氢气燃料电池汽车已经成为新能源汽车。通过氢气与氧气的化学反映产生动力，因为氢气和氧气都是燃烧力非常强的气体，它的能量也非常的大，所以氢气和氧气在反映的过程中所产生的能量效率也是超强的。而且氢气与氧气反映后产生的水对于环境是无危害性的。我们生活中氢气和氧气也是比较常见的气体，收集氢气和氧气也比较容易，这两种气体通过化学反映也可以产生。但是氢气的气体易爆，氧气的气体易燃，两者在汽车的应用上还存在着一些隐患，尤其是易爆的氢气。所以汽车燃料电池是具有一定的危险性的，因此，在保障人们的安全的前提下，才可以把氢气作为燃料。

2 燃料电池汽车车载氢气安全措施

氢气虽然与许多的燃料有相似的地方，但是氢气也与其他的燃料有所不同，它是密度较轻的一种元素，也可以说是一种最小的元素，它容易从微型的小孔中泄露，氢气体是一种很活跃的气体，氧气融合不当就会引起容器的爆炸，所以人们认为氢气是很危险的气体，使用在车上更是不可能的。但是随着科学技术的不断创新与发展，氢气这种气体的应用越来越广泛，工业方面把氢气作为燃料，火箭的主要燃料也是氢气，通过不断的研究，吸取有效的储存经验，这样就能够在根本上解决氢气泄露的问题。

目前，车载氢燃料电池汽车有许多辅助设备用来保护安全的燃料电池汽车。如电磁阀、安全阀和热溶栓等，当燃料电池出现状况时，这些辅助工个会做出及时的反映并控制燃料电池出现问题。这就在操作上实现了手动、半自动、全自动的模式。也在氢气燃料电池汽车的安全上有所提高。

氢气易燃易爆，温度上的控制非常重要，可以用温度传感器监控温度，它可以有效的测出氢气瓶内的温度并在驾驶室内的仪表上显示出，这样就可以清楚汽车内部是否有状况发生。压力传感器可以判断气瓶内的压力，驾驶员可以通过表盘的显示掌握气瓶内氢气的剩余量。电磁阀的作用是在充气时凸显，可以防止气体接触到电池。燃料电池主要是为汽车提供能量，变压器可以通过一定的数值，在氢气输入的过程中对氢气的多少进行控制。减压阀可以调节氢气输出的压力。使氢气输出压力可以和燃料电池相符。一旦出现问题，针阀可以将氢气体放空。

3 氢气在车载中的安全性测试

3.1 汽车车载氢气泄露检测

燃料電池汽车在出厂前，必需要对其做安全性的测试。因为氢气低密度的特殊性，液体检测是最有效的检查泄露的方法，这种方法和轮胎漏气的测试方法相似。一般的安全性测试，可以将一定量的惰性气体注到气瓶内，比如气体密度较小且活跃性低的氦气和氮气，然后可以对整体的各个接点进行水体气泡和皂泡的测试，水体的测试也只是其中的一方面，因为它的成本比较低且效果也相对明显。另一方面是高科技的测试，比如使用红外线检测、氦质谱检测仪、超声波检测等，这种检测的方法成本相对比较高且测试也比较复杂，高级车辆的应用比较多。

3.2 进行系统振动的检测

作为新型能源汽车的车载氢气燃料电池汽车，其发展的比较晚，技术方面也不是很完善，许多的环节也需要进行多方面的检测，防止燃料电池汽车在严重的振动下发生漏气的现象。整体进行振动检测包括氢气瓶、燃料电池、辅助工具等，这也可以叫做系统振动的检测。 具体是垂直加速度的检测方法，又可称之重力加速度，然后燃料汽车可以通过水平加速度的方式进行振动测试，燃料电池汽车经过指定振动试验以后，再进行整体气密性的系统检查。

3.3 追尾碰撞安全和防碰撞检测

在所有汽车研究的过程中，汽车防碰撞和碰撞安全性考虑放在首位。车载氢燃料电池汽车防碰撞的问题，最主要的是氢气泄漏方面的安全性问题。氢气如果泄露再和氧气相融合，一旦有火点的出现就会引起爆炸。因此，碰撞安全性是很重要的环节。测试的根本目的是在燃料汽车碰撞发生时保证氢气体不会泄漏，确保汽车碰撞引起起火等问题。

4 车载氢气燃料电池汽车在日常中的安全维护

4.1 氢气瓶和相关系统的日常安全维护

作为一种非常活跃的氢气气体，它本身是完全没有腐蚀性的，也不会和氧气容器一样和其他材料相互反映发生化学变化。可是因为它的活跃性，其本身会影响其他金属的质量，通俗的叫做氢脆现象，也被叫做白色斑点，在金属的内部容易产生裂缝导致氢泄漏。因此，车载氢系统必须要符合国家的标准，确保定期例行维护。无论如何提高科学技术，氢气泄漏现象都会有可能发生。所以，必须对整体的车载氢系统提出较高的要求，汽车很多传感器能够及时的反映出氢气瓶内有无异常的反应。所以相关人员应该对汽车气的密性和传感器进行测试和维护。

4.2 燃料电池的日常维护

燃料电池在汽车内部零部件当中占重要组成部分。燃料电池的生产中必须考虑到车载氢燃料电池汽车本身的安全问题，因为车载氢气系统和燃料电池是燃料电池汽车的两个主要的组成。所以，一旦燃料电池出现问题，氢气系统再怎样提高也无济于事，而氢燃料电池系统的维护不是很复杂，其作用却是至关重要的。日常维护的重点是检查燃料电池有无老化现象，燃料电池有无异常现象，燃料电池应定期清洁，避免积灰引起接触不良或短路，同时加强通风对流结构，氢气要加强流通，避免引起氢气聚集。

5 结语

现阶段传统的能源非常缺少，石油和煤炭在社会的发展过程中也有供应短缺的迹象。目前全球产业化在不断的增加，传统能源的缺点越来越突出。人们对环境保护意识也不断的提高，传统的能源并不是人类发展所必需的能源，绿色能源和新能源已成为人们的追求。车载氢燃料电池汽车是人们在汽车领域当中取得的新突破，而安全性仍需要进一步的完善。随着科学技术的迅速发展，新能源汽车将成为未来的汽车领域当中的主流，人类和自然环境也将会更加的和谐。

参考文献：

[1]詹姆斯.拉米尼，安德鲁.迪克斯.燃料电池系统——原理设计应用[M].北京：科学出版社，2014.12-13.

[2]冯文，王淑娟，倪维斗等.氢能的安全性和燃料电池汽车的氢安全问题[J].太阳能学报，2013，24（5）：677-682.