固有印象不可取

有很多朋友认为氢燃料电池卡车比纯电卡车和燃油卡车更危险,这其实一个错误的观点?甚至有人说将氢燃料电池卡车妖魔化为移动的炸弹。

氢燃料电池车续航(氢燃料电池卡车比纯电和燃油卡车更安全)(1)

小编认为有这种观点的朋友一部分是受中学化学实验的影响,另一部分人对氢气恐惧是因为氢弹。但是氢弹和氢气根本没有半毛钱关系,氢弹是利用氢的同位素氘(dāo ),和氚聚合反应释放的能量产生爆炸的。

其实只要不是密闭空间,氢燃料电池车在露天发生交通事故碰撞的情况下,相比燃油车和纯电动车发生爆炸的可能性更低,安全系数也相对更高。小编知道很多人对氢有一种莫名的恐惧,可能无法认同我的观点,但是您可以先耐心听我给你分析一下。

氢气易爆的前提

首先我们需要认识到一点,氢气≠爆炸。

单从化学性质角度来讲,氢气的燃烧极限和爆炸极限的确都很宽,也属于危险化学品,但其实氢气的爆炸极限的最小值比汽油蒸汽和天然气都要高。大家提到汽油和天然气的时候好像就不会觉得安全性有问题,然而一旦发生泄漏的话这两者其实比氢气更容易爆炸。

我个人认为氢气=爆炸这个深入人心的固有概念的形成应该是托了中学化学实验课的福,然而大家都记住了氢气很容易爆炸这点,却没记住发生爆炸的必要条件有3个:

汽车通常都在露天环境中行驶,基本上不可能满足条件1和2,所以即使氢气泄露以后即使被点燃也只会发生燃烧而不会发生爆炸。

氢燃料电池车续航(氢燃料电池卡车比纯电和燃油卡车更安全)(2)

因为氢气的爆炸极限为4.0%-75.6%,也就是说当氢气与空气混合,在空气中占据了4.0%-75.6%范围内的体积浓度时,这时候遇到火源才会爆炸。其次氢气有一个特点是非常轻,泄漏之后迅速上升,只要通风良好,在开阔的马路上一般不会发生爆炸危险。即便出现燃烧现象,燃料电池车也是相对安全的。

曾经就有一个研究试验结果表明,在汽油车和氢燃料电池汽车分别创造燃料泄露和着火条件下,3秒时汽油车下方漏油着火,而氢气则是迅速冲高在汽车上方着火。一分半钟以后燃料电池汽车的明火已经熄灭,而汽油车火势正旺最终烧得只剩车架。

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左:氢燃料电池车 右:汽油车

发生车祸更容易爆炸?

燃料电池卡车结构可以分三个部分,分别是后部的氢储存区、中部的电池及逆变器、前部的燃料电池及动力总成。有氢气留存的地方主要是电池堆和储氢罐两个部分。咱们一个一个来分析:

氢燃料电池车续航(氢燃料电池卡车比纯电和燃油卡车更安全)(4)

燃料电池堆只是氢气和氧气发生电化学反应的场所,可以理解成一种直接把燃料所具有的化学能转换成电能的发电装置,其本身并不会储存能量和氢气,不容易发生爆炸。因此容易造成爆炸的是储氢罐了。

储氢罐也叫氢瓶,这个概念最早应该是由美国能源部DOE在2002年提出的定义的。在大部分文献中,研究学者将氢瓶分为四类,依次被称为I型、II型、III型与IV型瓶,这里咱们不展开讨论,只要知道数字越大,储氢罐越安全,现在燃料电池卡车上用的基本都是IV型瓶。

碰撞直接引发爆炸?

储氢罐的全瓶身由纤维与树脂复合材料的包裹。包裹形式则采用两极铺设或螺旋形铺设,强度是钢材的6倍,刚度是钢材的4倍,所以被撞变形的可能性很小。一般分为分为35MPa和70MPa两种。

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有人会说当时速达到160公里每小时,撞一下储氢罐肯定会发生爆炸。有一说一,卡车本来就是限速89公里每小时,再者说时速160公里的撞击,别说氢燃料电池会炸,就是把燃油卡车和电动卡车也会撞个稀巴烂。在功能安全上就不会考虑这种极端条件下的绝对安全了。因此以目前的技术来看,只要考虑正常时速下卡车碰撞导致氢气泄漏,会不会发生爆炸就行了。

丰田以前就做过一个碰撞实验,实验结果显示,罐体就算是被80公里每小时的速度追尾碰撞,罐体也不会发生变形。

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而且储氢罐上是有氢传感器和泄压阀的,氢传感器能够检测周围氢气的含量,当氢气发生泄漏时,传感器读数偏高,这时候如果是微量泄漏的话会警报,如果是大量泄漏的话,会强制关闭储氢罐阀门,使氢气密封在储氢罐内,车身周围的碰撞传感器在检测到碰撞时,同样也会关闭储氢罐阀门。

碰撞引发着火进而引发爆炸?

那有些朋友这时候就要问了,如果碰撞导致卡车起火点燃氢气怎么办?其实储气罐上还安装有一个热熔栓泄压阀,如果车辆发生燃烧,泄压阀在110℃的时候就会熔化然后把高压氢气释放掉了,所以即使车辆着火,氢罐也不会发生爆炸。

有朋友可能又会问,这时候从车辆后方释放氢气的过程中,如果排气的区域有明火,难道不会因为氢气被点燃而发生爆炸吗?这个问题就回到咱们开头讲的了,氢气非常轻,就好像我们小时候玩的氢气球一样,很容易往上跑,而且扩散系数是汽油的11倍,比重大约是空气的1/14,极易扩散,挥发速度非常快。所以说即使这时候氢气被点燃了,它也不会爆炸,你只要给它一个上升的通道,它就会一直非常快的往空中跑,烧着的话火焰也是往天上喷,对地面其实也没有什么太大的影响。

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韩国现代就做过一个试验(Euro-NCAP),用枪把储氢罐打一个孔,着火之后火焰也是往天上喷,并没有发生爆炸。

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如果出现这种情况,燃油车更危险。因为热流密度最高的是天然气,其次是汽油和柴油,最后才是氢。而且柴油油比空气重,容易在空气里堆积,在发生燃烧后,会在车底形成一个大火球,直到把车烧光为止。所以说在敞开空间,氢气车要比燃油车的安全系数更高。

只要你别开着氢燃料电池卡车进地下停车场这种密闭空间,绝对就是安全。

结语

以上就是本期的全部内容了,欢迎大家留言讨论。

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