中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：燃料電池汽車是新能源汽車的重要發(fā)展方向，近年來，黨中央、國務(wù)院一直高度重視氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在2012年國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中，曾明確提出了“燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展”的戰(zhàn)略目標(biāo)。
為此，結(jié)合當(dāng)前我國新能源汽車以及燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀，本報(bào)組織了四問氫燃料電池汽車系列報(bào)道，即《安全之問》《成本之問》《技術(shù)之問》《市場(chǎng)之問》四篇稿件，以大量一手的采訪資料，真實(shí)展現(xiàn)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、困境、痛點(diǎn)、需要解決的問題等，期望藉此對(duì)我國氫燃料電池汽車行業(yè)的未來發(fā)展有所助益，并在公眾輿論與產(chǎn)業(yè)關(guān)注之間搭建起溝通了解的橋梁。本期為第一篇《安全之問》。
11月28日，河北張家口一家化工廠的一場(chǎng)突如其來的爆燃事故，將氫能推向了風(fēng)口浪尖。雖然最終調(diào)查顯示事故與制氫沒有關(guān)聯(lián)，但氫能和氫燃料電池汽車的安全性再次受到公眾質(zhì)疑。
氫能是“移動(dòng)炸彈”嗎？
長期以來，由于普通大眾，包括一些政府管理部門的相關(guān)人士，對(duì)于氫能缺乏足夠的了解，對(duì)氫燃料電池汽車的安全問題存有疑慮，甚至有人還將燃料電池汽車想象成“移動(dòng)炸彈”，談“氫”色變。
一家國內(nèi)大型生產(chǎn)氫燃料電池企業(yè)負(fù)責(zé)宣傳的工作人員告訴中國工業(yè)報(bào)記者，每次在負(fù)責(zé)接待前來參觀考察的人士時(shí)，被問得最多的問題就是“氫燃料電池安全嗎?”其中不乏政府相關(guān)部門人士。這說明，一方面值得稱道的是公眾具有非常強(qiáng)的安全意識(shí);另一方面令人擔(dān)憂的是公眾對(duì)氫能和氫燃料電池的安全性并不了解，甚至有誤解。
那么，氫氣作為能源、氫燃料電池汽車到底安全嗎?對(duì)氫能的誤解何來呢?前幾年，街頭巷尾、兒童游樂場(chǎng)隨處可見高高飄起的，印有小朋友們喜歡的各種卡通圖案的氫氣球是人們能直接接觸到的常見的物品，然而隨著氫氣球的暢銷，其爆炸造成兒童和成人傷亡事故頻發(fā)，后來國家明令禁止使用氫氣充氣，改為惰性氣體氦氣取代氫氣，但氫氣從此也成為人們印象中的“氣體炸彈”。
近日，中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長洑春干在接受媒體采訪時(shí)表示，氫氣是一種極輕、擴(kuò)散性十分強(qiáng)的氣體。但只要相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)、建造、生產(chǎn)、運(yùn)輸、應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)中嚴(yán)格按照相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，氫能的安全性就能夠得到保障。他認(rèn)為，與常規(guī)能源相比，氫能具備一定的安全屬性。一是氫氣的擴(kuò)散系數(shù)和浮力更大，泄漏時(shí)濃度可迅速降低;二是氫氣的爆炸范圍很寬，單位體積或單位能量的爆炸能很低，點(diǎn)火能不高，不產(chǎn)生濃煙和灰霾;三是泄漏速度快于常見燃料，但泄漏總能量不高。
清華大學(xué)教授毛宗強(qiáng)也持同樣觀點(diǎn)，他認(rèn)為，每種能源載體都有其物理、化學(xué)、技術(shù)性等特有的安全問題。就氫氣而言，它是一種極易燃燒，無色透明、無臭無味的氣體。在開放空間中，氫氣的擴(kuò)散能力很強(qiáng)，氫泄漏或燃燒時(shí)，會(huì)很快地垂直上升到空氣中并擴(kuò)散。與汽油相比，由于氫的擴(kuò)散系數(shù)是汽油的12倍，且密度遠(yuǎn)低于空氣，因此，即使發(fā)生氫氣爆炸，也只是發(fā)生在氣源上方，汽油的爆炸則發(fā)生在燃料周圍。從這方面看，汽油的危險(xiǎn)程度遠(yuǎn)甚于氫氣。
毛宗強(qiáng)在出版的《制氫工藝與技術(shù)》一書中強(qiáng)調(diào)：“氫是安全的能源?！彼硎?，目前已有整套的氫安全傳感及執(zhí)行裝置，可及時(shí)測(cè)定氫氣的泄漏并采取措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，保證氫氣使用安全。
氫氣球之所以爆炸傷人的前提是，一是氣球里的氫氣容易泄露，二是社會(huì)環(huán)境中難免會(huì)有煙頭、煙花等明火。而氫作為能源，其產(chǎn)業(yè)鏈通常由制氫、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用組成，其中制氫是產(chǎn)業(yè)鏈的第一環(huán)。目前，主流的制氫工藝主要有煤制氫、天然氣制氫、石油制氫和可再生能源制氫等。
氫氣如何實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存安全？
在氫氣儲(chǔ)存方面，我們目前是如何實(shí)現(xiàn)安全使用的呢?張家口一家制氫企業(yè)的相關(guān)負(fù)責(zé)人向記者介紹，我國應(yīng)用最為廣泛的氫氣儲(chǔ)存方式是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫。目前，我國已經(jīng)實(shí)施能夠適用于35MPa和70MPa的高壓儲(chǔ)氫瓶的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T35544-2017《車用壓縮氫氣鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶的型式和參數(shù)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)注、包裝運(yùn)輸和存儲(chǔ)等要求，保障了高壓儲(chǔ)氫氣瓶的安全性。
另外，針對(duì)車載高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫安全防護(hù)措施主要有：一是過溫報(bào)警。儲(chǔ)氫瓶上安裝的溫度傳感器用來檢測(cè)瓶?jī)?nèi)氣體溫度，傳感器將溫度信號(hào)發(fā)送到駕駛室儀表盤上，從而判斷瓶?jī)?nèi)氫氣是否超溫。二是起火防護(hù)。當(dāng)儲(chǔ)氫瓶處于起火環(huán)境中時(shí)，溫度傳感器和壓力傳感器會(huì)檢測(cè)到瓶?jī)?nèi)氣體溫度和壓力的異常并切斷氫氣供應(yīng)。同時(shí)，瓶閥上安裝有壓力泄放裝置。三是過壓保護(hù)。當(dāng)儲(chǔ)氫瓶中氫氣壓力過高時(shí)，能通過壓力泄放裝置自動(dòng)泄壓，保證儲(chǔ)氫瓶在安全的工作壓力范圍之內(nèi)。四是過流保護(hù)。當(dāng)供氫管道斷裂，溢流閥開啟，進(jìn)行過流保護(hù)，截?cái)鄽怏w泄漏。五是氫氣泄漏監(jiān)控。儲(chǔ)氫瓶電磁閥與氫氣泄漏報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)泄漏氫氣濃度達(dá)到保護(hù)值時(shí)將自動(dòng)關(guān)閉，從而切斷氫氣供應(yīng)。
這位相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，現(xiàn)有的防護(hù)措施能有效的解決高壓車載儲(chǔ)氫瓶的氫氣泄漏、爆炸等問題。
據(jù)記者了解，目前中國已經(jīng)出臺(tái)了《加氫站技術(shù)規(guī)范》《加氫站安全技術(shù)規(guī)范》《氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》等一系列規(guī)范，以及《水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求》等國家標(biāo)準(zhǔn)。其中《水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求》規(guī)定，水電解制氫系統(tǒng)的自動(dòng)控制、檢測(cè)裝置、軟件應(yīng)能夠承受可能事故的發(fā)生，并能夠在事故發(fā)生時(shí)即時(shí)報(bào)警、停機(jī)，并進(jìn)行必要的妥善處理。同時(shí)，該要求還對(duì)水電解槽的安裝及安裝后的檢查，氫氣壓縮機(jī)、氫氣罐的安裝，氫氣/氧氣管道、閥門及附件的安裝等環(huán)節(jié)做出明確規(guī)定。
氫燃料電池汽車的運(yùn)營安全嗎？
近兩年來，一些安全事故被媒體報(bào)道后，氫燃料電池車也被想象成的“移動(dòng)炸彈”，而作為氫燃料電池汽車的供應(yīng)商，福田歐輝客車方面認(rèn)為，氫燃料電池客車并沒有許多人想象的那么危險(xiǎn)，反而相比傳統(tǒng)客車更加安全。
福田歐輝氫燃料客車采用的是由北京億華通和清華大學(xué)共同研發(fā)的碰撞-氫-電多重耦合技術(shù)，利用碰撞、氫、電安全性綜合管理和互鎖控制技術(shù)，給氫燃料電池客車帶來絕對(duì)安全的保障，有效地降低高壓氫瓶在車輛碰撞時(shí)發(fā)生直接碰撞或者移位的風(fēng)險(xiǎn)。
據(jù)了解，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)做了一系列有關(guān)氫燃料電池技術(shù)實(shí)況測(cè)驗(yàn)，其中包括，氫瓶槍機(jī)測(cè)試、氫瓶火燒試驗(yàn)、氫瓶泄露點(diǎn)火試驗(yàn)。三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)子彈打穿35MPa氫瓶時(shí)沒有發(fā)生氫氣爆炸;將氫瓶進(jìn)行火燒，氫氣燃燒前一秒火焰最大，一秒之后火焰驟降，基本5～15秒后火焰熄滅，最重要的一點(diǎn)，即便是火燒氫瓶，氫瓶依舊沒有出現(xiàn)爆炸。另外再以氫燃料電池汽車為例，與燃油車對(duì)比進(jìn)行燃料泄露點(diǎn)火試驗(yàn)中，氫燃料電池汽車火焰是從后備箱向上竄，燃油車是油向下流淌，導(dǎo)致火焰從整車下部著火;一分鐘后氫燃料電池汽車依舊只是氫氣向上燃燒，對(duì)汽車基本沒有損壞，而此時(shí)燃油車早已成為一個(gè)大火球。通過氫氣的三個(gè)試驗(yàn)，我們可以看出氫氣實(shí)際上要比燃油更加安全，氫氣爆炸并沒有人們想象中的那么容易實(shí)現(xiàn)。
走出實(shí)驗(yàn)室，氫燃料電池車在實(shí)際運(yùn)行中安全嗎?張家口公共交通總公司第六分公司技術(shù)副經(jīng)理韓愛萍在這方面最有發(fā)言權(quán)，她所在公司正在運(yùn)營的福田歐輝氫燃料電池城市客車剛剛被業(yè)內(nèi)評(píng)為“2018行駛里程之王”。在投入運(yùn)營的三個(gè)月中，以每天運(yùn)營時(shí)間超過14小時(shí)，單車每天運(yùn)行250公里，首批單車最大運(yùn)行里程已經(jīng)超過2.4萬公里的成績(jī)，成為氫燃料電池城市客車行駛里程最長的車型。據(jù)韓愛萍介紹，在安全方面，歐輝氫燃料公交車在整車配置方面設(shè)置兩套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，7個(gè)攝像頭形成360度無死角監(jiān)控;引入了環(huán)境感知、前部碰撞預(yù)警系統(tǒng)等技術(shù)，為了保障車外行人的安全，還使用了低速行駛語音提示系統(tǒng);這批12米車交付使用前，其實(shí)驗(yàn)車分別完成涉水、碰撞和30000km可靠性路試，日均實(shí)驗(yàn)里程超過500km，充分驗(yàn)證了零部件和整車的安全性。
駕駛氫燃料客車的公交司機(jī)師傅程軍平告訴記者：“現(xiàn)在的車輛安裝了很多的傳感器，足以保證車輛運(yùn)營的安全性?！彼硎荆緦?duì)整車進(jìn)行了性能測(cè)試，防止氫氣泄漏并在安裝前和安裝后對(duì)氫氣瓶和管道進(jìn)行氣密性檢測(cè)，要充分驗(yàn)證氫系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)、各零部件鏈接的可靠性和安全性。車輛乘客艙部位的氫氣管道無接頭，氫系統(tǒng)/電器件有效隔離，在重點(diǎn)安全區(qū)域安裝泄漏探測(cè)器，當(dāng)氫氣濃度超過1.6%時(shí)，儀表報(bào)警并切斷氫氣供應(yīng)，保證乘客和車輛安全。
對(duì)于氫燃料電池汽車核心組成部分——?dú)淙剂想姵氐陌踩?，中國工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉從發(fā)電原理的角度給予了證明。他表示，燃料電池的發(fā)電原理跟鋰電池、鋅錳干電池一樣，具有效率高的優(yōu)點(diǎn)。燃料電池的工作方式跟內(nèi)燃機(jī)一樣，電池發(fā)電部分和儲(chǔ)能部分是分開的，出現(xiàn)問題只要把氫氣和電池切斷，燃料電池就不會(huì)燃燒和爆炸，所以燃料電池從整體上講是安全的。
已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氫燃料電池汽車量產(chǎn)的日本豐田汽車公司，對(duì)其安全性能有充分的自信，據(jù)豐田汽車相關(guān)人士介紹，他們從三個(gè)方面對(duì)安全性進(jìn)行了保障。首先確保高壓儲(chǔ)氫罐的構(gòu)造非常堅(jiān)固，不會(huì)漏氣。曾經(jīng)進(jìn)行的追尾事故模擬實(shí)驗(yàn)證明，從后方以80公里/小時(shí)的車速進(jìn)行撞擊，儲(chǔ)氫罐不會(huì)遭到任何的傷害。其次，儲(chǔ)氫罐周圍布有探測(cè)器，一旦發(fā)生漏氣，將會(huì)迅速地停止車輛，切斷氫氣傳輸。另外，利用氫氣容易在空氣中擴(kuò)散的特性，在儲(chǔ)氫罐的進(jìn)口即氣瓶閥的位置進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，如果周邊有起火或者達(dá)到非常高的溫度的情況，這個(gè)閥門就會(huì)自動(dòng)熔化，使氫氣在空氣當(dāng)中迅速擴(kuò)散，從而避免發(fā)生爆炸之類的危險(xiǎn)。
氫能汽車到底安不安全?在業(yè)內(nèi)專家看來，大眾的誤解在某些方面是將氫氣與氫能混為一體。氫氣是氣體，而氫能是能源。對(duì)此，業(yè)內(nèi)專家建議，需強(qiáng)調(diào)氫的能源屬性。聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)駐華代表處能源與環(huán)境處項(xiàng)目經(jīng)理張衛(wèi)東在接受記者采訪時(shí)表示，如果政策將氫從?；纷兂赡茉矗瑑?chǔ)氫、運(yùn)氫和加氫方面的限制能得到有效解決?！爸灰褮涞奈；访弊诱?，一切問題都迎刃而解?！彼f。
全國政協(xié)副主席、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席萬鋼日前在政協(xié)座談會(huì)上表示，“安全永遠(yuǎn)是第一位的。”的確，當(dāng)關(guān)于氫能安全的概念、定義、標(biāo)準(zhǔn)，以及加氫站的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范越來越明晰時(shí)，用戶對(duì)氫能汽車的安全不再心存疑慮時(shí)，其發(fā)展才能越走越遠(yuǎn)，越走越快。
原標(biāo)題:真相還是誤解 氫燃料電池汽車的“移動(dòng)炸彈”之憂
