吴东来

摘 要：随着我国科技技术不断进步，汽车领域的科技也得到了质的飞跃，现如今的汽车燃料电池车载氢气技术已经被汽车行业广泛使用。但是，车载燃料电池氢气安全问题也时有发生，例如车载氢气系统、汽车氢气泄露、氢气储存等。本文重点提出燃料电池汽车车载氢气安全问题，以及解决这些问题的方法。

关键词：燃料电池；车载氢气；汽车；安全

1 车载氢气燃料电池汽车概述

车载氢气燃料电池汽车是一种新能源汽车，它是通过氢气和氧气通过燃料电池进行反映，进而产生动力，由于氢气、氧气都是燃烧能力极强的气体，其能量也是非常大的，氢气和氧气在放映过程中产生能量效率非常强，而且氢气和氧气燃烧反映后产生的是水，对于环境来说几乎是没有任何危害的。而且氢气和氧气是人们生活中比较常见的气体，对于二者的收集相对是比较容易的，而且也可以通过化学反应来生产氢气和氧气。但是，氢气是一种易爆的气体，而氧气是一种易燃的气体，二者应用到汽车上依旧存在一定的隐患，特别是易爆的氢气。这就使得汽车燃料电池有一定的危险性，把氢气作为燃料最重要的一点就是保障人们的安全，如图1所示。

2 燃料电池汽车车载氢气安全措施

氢气是让人又爱又恨的一种气体，氢气与其他的燃料虽然有很多相似之处。但是，氢气却也与其他燃料不同，氢是一种密度最轻的元素，或者说是最小的元素，很容易从微型小孔中泄露，由于氢气是非常活跃的气体，如果与氧气融合不恰当容器引起爆炸，这使得很多人认为氢气是一种很危险的气体，如果应用到车上，想做到相对安全是不可能的。但是，随着社会不断的发展，氢气的应用变得越来越广泛，现如今就有很多工业在适用氢气作为燃料，而且作为世界顶端科技的美国航天局（ NASA）对氢气的储存已经长达几十年，氢气也是火箭的主要燃料。对氢气的研究既然有了前车之鉴，我们更多的是吸取，挑选适合储存氢气的容器，这样可以从根本上减少氢气泄露的问题。

在现如今的车载氢气燃料电池汽车上，有很多辅助装置来保护燃料电池汽车的安全性。例如安全阀、电磁阀、热溶栓、温度传感器以及压力传感器等，这些辅助工具能够实时的反映燃料电池的情况，以及能有效的控制燃料电池出现问题的情况，实现了手动、半自动、全自动的操作模式，大大提高了车载氢气燃料电池汽车的安全性，如图 2所示。

氢气是一种易燃易爆的气体，所以，控制温度也是其中重要的一环，温度传感器就是作为监控温度的一种手段，温度传感器可以有效测试氢气瓶内的温度，对于气瓶温度的变化显示到驾驶室的仪表盘上，驾驶人员可以通过仪表盘上的数据可以判断出汽车内部是否有情况发生。压力传感器与普通汽车的邮箱测试器一个道理，是判断气瓶中氢气剩余多少的作用，能够正确判断剩余的氢气能否进行正常的行驶，如果气瓶内压力不足，就会通过表盘进行变灯显示，让驾驶员了解气瓶内氢气剩余情况。在充气的过程中，管路电磁阀的作用就会凸显出来，因为气瓶和燃料电池是分离开的，在给气瓶充气时，能够有效防止气体接触到电池。燃料电池汽车主要是燃料电池为汽车提供能量，就像是家用电器一样，必须使用 220V电压，否则就会承受不住压力而出现安全问题。燃料电池也是同样道理，燃料电池要求氢气出入要有一定的数值，如果氢气输入过多就会导致燃料电池承受不住压力自动熄火，或者出现安全隐患，如果氢气输入过少，就会严重影响正常使用，在这个过程中就需要一个“变压器”，

汽车行业称之为“减压阀”，减压阀能够调节氢气瓶输出压力，让氢气输出压力能够与燃料电池适应压力相匹配。如果出现气瓶压力问题，针阀能够将气瓶中的氢气进行安全放空。

3 燃料电池汽车车载氢气的安全性测试

3.1 氢气泄露检测

在燃料电池汽车出场之前就要做一次安全性测试，由于氢气是一种低密度的气体，检查泄露最常规的方法就是液体检测，其方法与测试轮胎漏气部位的原理差不多。通常的安全性测试就是将一些惰性气体注入到气瓶之中，例如氦气和氮气，这种气体密度小，而且活跃性低，之后进行水体气泡检测以及皂泡实验，对所有连接点进行有效测试，水体测验只是一方面，但是其成本最低，而且效果也不错。再有就是一些高科技测试手段，例如氦质谱检测仪、红外线检测、超声波检测等，但是成本较高，而且测试过程中比较复杂，更多的是应用在高级车辆中。

3.2 系统振动检测

由于车载氢气燃料电池汽车是一种新型能源汽车，起步相对较晚，技术不能说是完善，对于很多环节都要进行全面检测，以防燃料电池汽车在经历剧烈振动之后产生漏气现象。氢气瓶与燃料电池，或者是一些辅助工具都要进行一个整体的振动检测，统称为系统振动检测。其具体检测方式是垂直加速度，也可以叫做重力加速度（速度单位为 8g），之后燃料汽车再以水平加速度进行振动测试（速度单位为 2g），在经过指定的振动试验后，燃料电池汽车再进行整个气密性的系统检查。

3.3 追尾碰撞安全以及防追尾检测

任何汽车在研究过程中都把防追尾以及追尾安全作为重点考虑对象。对于车载氢气燃料电池汽车的防追尾问题，重点是氢气泄露等安全性能。如果氢气泄露在与氧气结合，要是有一点火就很容易引起爆炸，所以，追尾安全性是非常重要的一环。测试的根本目的是，在燃料汽车被追尾产生碰撞时，保证内部氢气不会泄露，汽车因为碰撞起火等问题。

4 车载氢气燃料电池汽车的日常安全维护

4.1 氢气瓶以及相关系统日常安全维护

氢气作为一种非常活跃的气体，其本身是没有任何腐蚀性的，也不同于氧气容器与其他材料发生化学反应。但是由于其比较活跃，自身的反映会影响到其他金属质量，俗称“氢脆”现象又称白点，在金属内部产生裂痕，这很容易导致氢气泄露。所以，这就要求车载氢气系统要符合国家标准，保证定期日常维护。氢气泄露现象无论怎么提高科技，都是有一定几率发生的，因此，这就对所以的车载氢气系统提出更高的要求，车内许多传感器是反映氢气瓶中氢气是否出现异常反应的关键。所以，有关人员要定时对汽车的气密性以及各个传感原件进行检测、维护。

4.2 燃料电池的日常维护

燃料电池也是车内重要的零部件之一。燃料电池在生产过程中，就要考虑车载氢气燃料电池汽车自身的安全性，由于燃料电池与车载氢气系统是燃料电池汽车的两大重要组成部分，如果燃料电池出现问题，那么氢气系统做的再完善也无济于事，对于燃料电池的维护相比较氢气系统不是那么复杂，但是其作用是非常关键的。对于日常维护重点是要检查燃料电池是否老化、异常，对于燃料电池连接处要定时进行清理，以免造成积灰导致接触不良或者是短路，并且要增强通风对流结构，加强氢气的流通，以免造成氢气的聚集。

5 结束语

现如今世界传统能源短缺，石油、煤炭已经在社会的发展中出现供给不足的情况，并且随着全球工业不断增加，传统能源的弊端也日益凸显出来。随着人们的环保意识越来越强，传统能源已经不是人类发展的必要能源，人们更多的是追求新能源、绿色能源。车载氢气燃料电池汽车就是人们在汽车领域做出的一项突破，虽然在安全性还有待完善，但是随着科技技术不断发展，未来的新能源汽车必定会成为汽车领域的主流，人们与自然环境更加和谐。

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.