燃料電池汽車車載氫氣安全的分析及探索

付亦凡

摘 要：目前，隨著我國科學技術的迅速發展，汽車領域的科技也有了較大的進步。與此同時，汽車燃料電池車載氫氣技術也被汽車行業高度關注，在汽車行業中廣泛使用。但是車載燃料電池氫氣的安全問題也就隨之出現。比如車載氫氣的系統、泄露、儲存等。本文筆者重點提出了關于燃料電池汽車車載氫氣的安全問題，并對這些問題進行研究與分析，提出了相應的解決方法。

關鍵詞：燃料電池；車載氫氣；汽車；安全

1 引言

近年來，尤其是自2015年以來，車載氫氣燃料電池汽車已經成為新能源汽車。通過氫氣與氧氣的化學反映產生動力，因為氫氣和氧氣都是燃燒力非常強的氣體，它的能量也非常的大，所以氫氣和氧氣在反映的過程中所產生的能量效率也是超強的。而且氫氣與氧氣反映后產生的水對于環境是無危害性的。我們生活中氫氣和氧氣也是比較常見的氣體，收集氫氣和氧氣也比較容易，這兩種氣體通過化學反映也可以產生。但是氫氣的氣體易爆，氧氣的氣體易燃，兩者在汽車的應用上還存在著一些隱患，尤其是易爆的氫氣。所以汽車燃料電池是具有一定的危險性的，因此，在保障人們的安全的前提下，才可以把氫氣作為燃料。

2 燃料電池汽車車載氫氣安全措施

氫氣雖然與許多的燃料有相似的地方，但是氫氣也與其他的燃料有所不同，它是密度較輕的一種元素，也可以說是一種最小的元素，它容易從微型的小孔中泄露，氫氣體是一種很活躍的氣體，氧氣融合不當就會引起容器的爆炸，所以人們認為氫氣是很危險的氣體，使用在車上更是不可能的。但是隨著科學技術的不斷創新與發展，氫氣這種氣體的應用越來越廣泛，工業方面把氫氣作為燃料，火箭的主要燃料也是氫氣，通過不斷的研究，吸取有效的儲存經驗，這樣就能夠在根本上解決氫氣泄露的問題。

目前，車載氫燃料電池汽車有許多輔助設備用來保護安全的燃料電池汽車。如電磁閥、安全閥和熱溶栓等，當燃料電池出現狀況時，這些輔助工個會做出及時的反映并控制燃料電池出現問題。這就在操作上實現了手動、半自動、全自動的模式。也在氫氣燃料電池汽車的安全上有所提高。

氫氣易燃易爆，溫度上的控制非常重要，可以用溫度傳感器監控溫度，它可以有效的測出氫氣瓶內的溫度并在駕駛室內的儀表上顯示出，這樣就可以清楚汽車內部是否有狀況發生。壓力傳感器可以判斷氣瓶內的壓力，駕駛員可以通過表盤的顯示掌握氣瓶內氫氣的剩余量。電磁閥的作用是在充氣時凸顯，可以防止氣體接觸到電池。燃料電池主要是為汽車提供能量，變壓器可以通過一定的數值，在氫氣輸入的過程中對氫氣的多少進行控制。減壓閥可以調節氫氣輸出的壓力。使氫氣輸出壓力可以和燃料電池相符。一旦出現問題，針閥可以將氫氣體放空。

3 氫氣在車載中的安全性測試

3.1 汽車車載氫氣泄露檢測

燃料電池汽車在出廠前，必需要對其做安全性的測試。因為氫氣低密度的特殊性，液體檢測是最有效的檢查泄露的方法，這種方法和輪胎漏氣的測試方法相似。一般的安全性測試，可以將一定量的惰性氣體注到氣瓶內，比如氣體密度較小且活躍性低的氦氣和氮氣，然后可以對整體的各個接點進行水體氣泡和皂泡的測試，水體的測試也只是其中的一方面，因為它的成本比較低且效果也相對明顯。另一方面是高科技的測試，比如使用紅外線檢測、氦質譜檢測儀、超聲波檢測等，這種檢測的方法成本相對比較高且測試也比較復雜，高級車輛的應用比較多。

3.2 進行系統振動的檢測

作為新型能源汽車的車載氫氣燃料電池汽車，其發展的比較晚，技術方面也不是很完善，許多的環節也需要進行多方面的檢測，防止燃料電池汽車在嚴重的振動下發生漏氣的現象。整體進行振動檢測包括氫氣瓶、燃料電池、輔助工具等，這也可以叫做系統振動的檢測。 具體是垂直加速度的檢測方法，又可稱之重力加速度，然后燃料汽車可以通過水平加速度的方式進行振動測試，燃料電池汽車經過指定振動試驗以后，再進行整體氣密性的系統檢查。

3.3 追尾碰撞安全和防碰撞檢測

在所有汽車研究的過程中，汽車防碰撞和碰撞安全性考慮放在首位。車載氫燃料電池汽車防碰撞的問題，最主要的是氫氣泄漏方面的安全性問題。氫氣如果泄露再和氧氣相融合，一旦有火點的出現就會引起爆炸。因此，碰撞安全性是很重要的環節。測試的根本目的是在燃料汽車碰撞發生時保證氫氣體不會泄漏，確保汽車碰撞引起起火等問題。

4 車載氫氣燃料電池汽車在日常中的安全維護

4.1 氫氣瓶和相關系統的日常安全維護

作為一種非常活躍的氫氣氣體，它本身是完全沒有腐蝕性的，也不會和氧氣容器一樣和其他材料相互反映發生化學變化。可是因為它的活躍性，其本身會影響其他金屬的質量，通俗的叫做氫脆現象，也被叫做白色斑點，在金屬的內部容易產生裂縫導致氫泄漏。因此，車載氫系統必須要符合國家的標準，確保定期例行維護。無論如何提高科學技術，氫氣泄漏現象都會有可能發生。所以，必須對整體的車載氫系統提出較高的要求，汽車很多傳感器能夠及時的反映出氫氣瓶內有無異常的反應。所以相關人員應該對汽車氣的密性和傳感器進行測試和維護。

4.2 燃料電池的日常維護

燃料電池在汽車內部零部件當中占重要組成部分。燃料電池的生產中必須考慮到車載氫燃料電池汽車本身的安全問題，因為車載氫氣系統和燃料電池是燃料電池汽車的兩個主要的組成。所以，一旦燃料電池出現問題，氫氣系統再怎樣提高也無濟于事，而氫燃料電池系統的維護不是很復雜，其作用卻是至關重要的。日常維護的重點是檢查燃料電池有無老化現象，燃料電池有無異常現象，燃料電池應定期清潔，避免積灰引起接觸不良或短路，同時加強通風對流結構，氫氣要加強流通，避免引起氫氣聚集。

5 結語

現階段傳統的能源非常缺少，石油和煤炭在社會的發展過程中也有供應短缺的跡象。目前全球產業化在不斷的增加，傳統能源的缺點越來越突出。人們對環境保護意識也不斷的提高，傳統的能源并不是人類發展所必需的能源，綠色能源和新能源已成為人們的追求。車載氫燃料電池汽車是人們在汽車領域當中取得的新突破，而安全性仍需要進一步的完善。隨著科學技術的迅速發展，新能源汽車將成為未來的汽車領域當中的主流，人類和自然環境也將會更加的和諧。

參考文獻：

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