鉅大LARGE | 點擊量:986次 | 2018年11月22日
燃料電池汽車安全性分析
最近2年,燃料電池技術及整車發展似乎大有超越電動或混動汽車技術之勢頭。2016年豐田mirai燃料電池汽車上市、量產甚至商業化。實際上,對于燃料電池技術以及整車應用,早在10年前就在全球范圍眾多汽車廠商及科研單位所關注,并時不時的“露出”相關新技術獲得驗證、集成燃料電池驅動技術的整車進入測試等咨詢。
直到2017年4月,上海車展期間福田汽車集團歐輝8.5米燃料電池大巴上市,似乎國內眾多非新能源媒體以及吃瓜群眾紛紛表示,燃料電池大巴安全嗎?這玩意背著好多氣瓶滿處跑會不會爆炸?
1、燃料電池大巴(汽車)驅動總成:
電堆(發動機);氫燃料(存儲鋼瓶);高壓管路和閥體(氫燃料-電堆);散熱組件(用于電堆和空調);空氣濾清器總成(為電堆過濾雜質更低的氧氣);電堆控制系統;發電機(電堆產生的動力轉化成電量);驅動電機(電量轉化為動力);動力電池(存儲發電機產生的額外電量);電池控制系統;整車控制系統。
2、燃料電池大巴(汽車)運行原理:
燃料電池大巴(汽車)頂置鋼瓶存儲的氫燃料,“壓”入電堆(“類似于傳統動力發動機”)進行化學反應,所產生的的能量分為2路,1路傳遞給發電機至軸間電機驅動整車行駛;1路傳遞給發電機至動力電池存儲富裕電量。要注意的是,氫燃料在電堆中進行的是化學反應,沒有任何油、液、氣混合燃燒環節。并不像傳統內燃機,通過燃料與空氣混合燃燒,產生的動力驅動車輛前進。
實際上,燃料電池大巴(汽車)與傳統動力大巴(汽車)一樣,只不過更換了不同動力總成。與傳統動力大巴(汽車)相比,燃料電池大巴(汽車)的氫燃料在電堆催化后,除了產生電量,還有純凈水排出。
至于燃料電池大巴(汽車)被質疑的是否會爆炸問題,其實就是對電堆催化過程、氫燃料存儲鋼瓶可靠性不明白而產生。
燃料電池大巴(汽車)的動力源為鋼瓶存儲的純度為99.99%氫氣,即便遇到明火燃燒,也不會燃燒爆炸。氫氣燃燒爆炸要滿足3個條件:第1、體積濃度比是4.0%~75.6%;第2、氫氣在密閉的空間內;第3、火源點燃。
對于燃料電池大巴(汽車)而言,使用的氫氣濃度比為99.99%,遠高于遇明火爆炸的4.0-75.6%濃度比的一般氫氣。在耐壓鋼瓶存儲中的氫氣,如果遭遇來自外界的明火燃燒,則會自動關閉多級閥體。車載檢測系統,偵測到鋼瓶或管路出現氫燃料泄漏,控制系統會即刻關閉氫氣輸出,避免與氧氣混合,確保不會自燃。
通過合理結構設計,燃料電池大巴(汽車)具備多重容錯設定,保證氫燃料在不同危險環境下,或切斷氫燃料輸出、或封閉與氧氣的混合。最重要的是,99.99%純度的氫燃料,從本質上不具備燃燒的安全標定。
在中國西部市場普及多年的CNG(天然氣)汽車多為后期換裝,甚至更多城市的出租車強制使用CNG(壓縮天然氣)為動力的原廠車型。采用動力電池驅動的電動大巴,早已在中國數十座城市的公交市場大規模應用。作為新興產物的燃料電池大巴,其實并不神秘。完全可以看做是CNG(壓縮天然氣)汽車和電動大巴的結合體。
至于安全性,沒有百分之百的肯定,卻可以從設計環節對燃料電池大巴的基礎結構、主被動安全狀態進行科學、嚴謹的設定。
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