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氫燃料電池汽車不安全嗎?

能源發(fā)展網(wǎng)發(fā)布時間:2021-05-27 00:00:00

在新能源的政策東風(fēng)引導(dǎo)下,從混合動力到純電動車,當(dāng)“汽車”成為不再依賴石油的新型交通工具,“汽車”這個詞也變得越來越“名不符實”了。就在純電動車市場保有量一路攀升的同時,又一種汽車的燃料能源新選擇進入人們的視野——氫能源。

有說法稱,對于有著很大碰撞風(fēng)險的汽車來說,氫燃料電池汽車上的高壓氫氣瓶仿佛一個潛在的“炸彈”。由此,很多人認(rèn)為氫燃料電池汽車并不安全。這些擔(dān)心是否真的有必要呢?

氫燃料電池讓汽車跑起來

氫能作為一種燃料被運用其實已經(jīng)不是一件新鮮事。

之所以選擇氫能,最重要的原因在于其燃燒熱值非常高,相當(dāng)于同等質(zhì)量汽油的3倍,且氫能來源廣泛,燃燒產(chǎn)物是水,清潔無污染,能夠滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展的需要。

雖然優(yōu)點很多,但不可否認(rèn),一些劣勢也影響了對它的直接運用。

氫氣不僅具有非常寬的燃燒界限,并且其點火能量非常低,僅需要0.02兆焦耳,遠小于汽油和天然氣的點火能量。專家介紹,以內(nèi)燃機系統(tǒng)進行氫能的利用,氫氣與空氣壓縮混合后在氣缸內(nèi)燃燒,然后將其蘊含的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能,從而實現(xiàn)動能的輸出。

但這種方式不僅能源轉(zhuǎn)換效率不高,而且由于氫氣的特質(zhì),還有易發(fā)生氫內(nèi)燃機早燃、回火以及爆燃等弊端,對氫能的安全利用帶來挑戰(zhàn)。

為了更為安全高效地將氫能運用到交通領(lǐng)域,人們轉(zhuǎn)向開發(fā)相對更安全的氫燃料電池,將氫能的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能。河北科技大學(xué)材料學(xué)院教授王波說,氫燃料電池的工作原理是將氫氣的燃燒反應(yīng)拆分成兩個半反應(yīng),利用兩個半反應(yīng)之間的電位差實現(xiàn)電能輸出的一種能源轉(zhuǎn)化。

王波進一步解釋,在燃料電池中,空氣和氫氣不會直接接觸,而是通過正負(fù)極分別發(fā)生還原和氧化反應(yīng),完成氫氣的“燃燒”。通過這種方式,不僅可以避免空氣和氫氣的接觸燃燒,保證氫氣的使用安全,還能直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,提高能源轉(zhuǎn)換效率。

隨著燃料電池的發(fā)展,氫能源汽車,即氫燃料電池汽車被越來越多地開發(fā)。

安全性有保障

雖然氫燃料電池避免了氫氣和空氣的直接接觸,但是對于有著很大碰撞風(fēng)險的汽車來說,氫燃料電池汽車上的高壓氫氣瓶仿佛一個潛在的“炸彈”,它的安全是否能夠得到保障呢?

“事實上,氫燃料電池汽車具有非常高的安全性,在出廠前每一輛氫燃料電池車都需要經(jīng)過非常嚴(yán)格的檢測流程。”業(yè)內(nèi)人士表示,車中高壓氫氣瓶的安全性和可靠性需要經(jīng)過全面的設(shè)計和測試,達到與標(biāo)準(zhǔn)CNG發(fā)動機相當(dāng)?shù)陌踩运健W?015年氫燃料電池汽車上市以來,截至目前,并沒發(fā)生過因氫氣泄漏而引發(fā)的事故。

“氫氣是比空氣輕14倍的氣體,具有較大的浮力和較強的擴散性,就算發(fā)生泄漏,氫氣也會立即擴散到空氣中。”王波表示,在空曠的地方,即便是在汽車起火的情況下,泄漏的氫氣發(fā)生燃燒的可能性也非常低。

有專業(yè)人士曾對泄漏的氫燃料電池汽車和傳統(tǒng)燃油汽車進行了人為點火試驗。

試驗發(fā)現(xiàn),由于具有非常快的向上擴散速度,氫氣火焰呈火炬狀且隨著氫氣量的減少越來越小。相比之下,由于汽油比空氣重,在發(fā)生燃燒后會在車底形成一個大火球直至將汽車燒光。

因此,即便是車輛出現(xiàn)燃燒的情況,氫燃料電池汽車在空曠的路上發(fā)生爆炸的可能性也非常低。

“當(dāng)然,不可避免的是,在非常特殊的情況下,富含氫的封閉環(huán)境的確可能會導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。”但專家也表示,對于車庫或隧道這些相對密閉的空間而言,其氣流依舊流通,氫氣泄漏導(dǎo)致爆炸的可能性也會非常小。

此外,氫燃料電池汽車所用的高壓氫氣瓶采用纖維纏繞復(fù)合材料來保障罐體的強度和剛度。據(jù)介紹,單位重量的碳纖維復(fù)合材料的強度是鋼材的6倍,其剛度是鋼材的4倍。因此,碳纖維復(fù)合材料比鋼材更輕、更可靠。在1.8米的落差測試實驗中,高壓氫氣瓶并沒有受到損壞。同時在槍擊和碰撞試驗后,高壓氫氣瓶僅僅是噴射出了所有的氫氣,而氫氣則快速地擴散到了空氣中,也并未發(fā)生爆炸。 (河北日報)

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