科普 航天专家靳殷实告诉你若何准确控制氢燃料电池汽车平安性
跟着中国新能源汽车的深切成长，氢燃料电池汽车的前景逐步清晰，越来越多的人相信，中国氢燃料电池汽车将起首使用于商用车范畴，特别是客车和物流车的使用。2017年10月20日，科技部部长万钢来到亿华通科技股份无限公司，参不雅了配套亿华通手艺的福田欧辉全系列氢燃料电池客车。万钢部长十分看好氢燃料电池客车正在近程公交范畴的成长前景。 但也有不少的公交客运物流企业对氢燃料电池客车的平安性有所顾虑。国内航天专家靳殷实正在近日接管中国客车网采访时暗示，现正在良多车企都正在研制燃料电池汽车，因而，氢燃料电池汽车的平安性研究更要加强，中国客车不克不及再反复电动化过程中“先辈入后提高”、“先上马后管理”的现象，不然就会呈现低端反复制制、企业扎堆合作的。 从国际上来看，目前丰田、本田、日产、现代正在氢燃料电池汽车研发出产方面走正在了世界前列，宝马、凯迪拉克等也正在推进，近些年美国Van Hool、New Flyer、奔跑戴姆勒、日本丰田和日野都有氢燃料电池客车上运营。 正在国内，2008年奥运会期间，福田欧辉取大学亿华通团队合做的3辆氢燃料电池客车参取示范;2010年上海世博会期间，大学取亿华通团队、同济大学取上汽合做的各3辆申沃氢燃料电池客车参取示范，2010年新加坡青奥会期间，海格和大学亿华通团队合做的1辆氢燃料电池客车参取示范。 2016年佛山飞驰客车取广东国鸿、亿华通等合做的28辆氢燃料电池客车正在云浮、三水起头挂牌运营;2016年，福田欧辉氢燃料电池客车获得某运营企业100台订单，这是全球迄今为止最大的贸易化订单，2017年-2018年，欧辉氢燃料电池客车将正在起头运营。 据中国客车网领会，截止2017年10月第301批工信部通知布告，曾经通过工信部产物通知布告的客车企业有宇通、福田、金旅、申龙、南京金龙、青年、飞驰等;轻客品牌有上海大通;物流车品牌有春风、青年。 此外，中植、中通、申沃、扬子江、五洲龙、陆地、沂星等客车企业的氢燃料电池样车先后表态，青年、沉汽、联孚等客车企业也都纷纷颁布发表有样车问世。 其实，早正在上个世纪60年代，氢燃料电池就曾经成功地使用于航天范畴。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安拆了这种体积小、容量大的安拆。进入20世纪70年代当前，跟着燃料电池手艺成熟，氢燃料电池很快被使用于发电和汽车。 航天发射手艺研究所取长征火箭工业无限公司就是正在这种环境下，操纵手艺劣势，配合设立了航天新长征电动汽车手艺无限公司，公司依托15所取长征火箭公司多年堆集的航天使用手艺能力，努力于燃料电池、新能源公用车、新能源汽车零部件等项目取产物的运营。 靳殷实是这家公司的首席专家，他的身份还包罗中国运载火箭手艺研究院研究员、全国燃料电池及液流电池标委会委员、全国汽车标委会燃料电池汽车尺度工做组等。 从航天专家转向氢燃料汽车专家，靳殷实积极响应国度新能源计谋，跟从国度财产政策和市场需求，充实阐扬本身的手艺劣势，力争正在新能源汽车及零部件行业中贡献本人的学问和力量。 靳殷实告诉中国客车网：氢是易燃易爆化学品，但氢燃料电池汽车本身是平安的。 不外，靳殷实认为，氢平安的问题，不单需要汽车企业深切领会，也需要对用户进行科普。下文的内容，就是中国客车网按照靳殷实研究员的，连系他的内容和研究，拾掇而成： 靳殷实引见，氢气是易燃易爆品，它无色无味，所以人类感官无法对其泄露有所，但它又是一种风险可控的燃料。因而氢燃料电池汽车的平安次要包罗三个方面：机械及布局方面的平安、电平安、氢平安。 按照上图所示的氢气特征，氢气的可燃范畴为4-75vol%，爆炸范畴为18-59vol%，焚烧能量为0.02mj。连系以往氢气变乱研究，靳殷实向中国客车网引见，当储氢气的压力容器受热，氢气压力跨越容器材料最大压力极限时，会惹起容器爆裂，因而，储氢气的压力容器必必要一直处于平安形态。 别的，氢气不答应泄露。当空气中氢的浓度达到4%-75%的时候，静电、明火或夹杂空气温度达到摄氏527°及以上时，氢气会发生爆炸。 氢燃料电池汽车，厂家和用户都要学的平安问题，涉及到国度尺度的，沉点有以下方面： 靳殷实向中国客车网引见，按照国度尺度《燃料电池电动汽车 加氢口》方面的要求如下： 5.1.3加氢口应有防止水和尘埃进人接口并能防止接口毁伤的防尘盖，应有防止防尘盖丢失的安拆。 5.1.6加氢口取氢接触的材料应取氢兼容，正在设想的利用寿命刻日内，不会发生氢脆现象。 气密性：按6.3的方式进行气密性试验，用检漏液查抄若是1 分钟之内无气泡发生则为及格。 耐温性：按6.4的方式进行耐温性试验后其气密性应合适5.2.1的要求。 相容性：加氢口取氢气接触的非金属零件，按6.5的方式进行相容性试验后，其体积膨缩率应不大于25%，体积收缩率应不大于10%，质量变化率应不大于10%。 耐氧老化性：加氢口取氢气接触的非金属零件，按6.6的方式进行耐氧老化性试验后，不该呈现变形、变质、黑点及裂纹等现象。 液静压强度：加氢口的承压零件按6.7的方式进行液静压强度试验后，应不呈现任何裂纹、永世变形。 耐振性：加氢口按6.8的方式进行耐振性试验后，所有毗连件不该松动，其气密性应合适5.2.1的要求。 耐非常压力：加氢口按6.9的方式进行耐非常压力试验后，所有毗连件不该松动，其气密性应合适5.2.1的要求。 耐久性：加氢口的单向阀完成耐温性试验后，按6.10的方式再进行耐久性试验，试验后不该呈现非常磨损，且应合适5.2.1气密性的要求。 气瓶正在进行充拆时,氢气从加氢坐固定容器以很快的流速充入车载储氢气瓶,气瓶内氢气温度因为遭到压缩而升高。温升大小受充拆速度的影响较大,若是正在很短的时间内充拆完毕,气瓶内气体的温升很大,核心温度会跨越100℃以至200℃,因而需要对充拆速度进行及时监测和节制。 若车辆接到动态加注号令，且以下数据均满脚各自数据的完整性查抄和加注方案查抄，则加氢机施行动态通信加注;最多传送8个信号——7个已要求信号，1个可选信号(可同时处置复合数据)。 Ⅰ型和Ⅱ型气瓶沉容比力大,难以满脚单元质量储氢密度的要求,用于车载供氢系统并不抱负。Ⅳ型气瓶正在高压下,气体易从非金属内胆向外渗入, 且金属阀座取非金属布局的毗连强度难以保。我国已发生多起Ⅳ型气瓶爆炸变乱。 Ⅲ型(金属内胆纤维全环绕纠缠气瓶)铝合金内胆纤维全环绕纠缠高压氢气瓶所利用的材料次要有:铝合金、碳纤维、玻璃纤维及树脂。铝合金内胆的次要用气体密封并做为纤维环绕纠缠的芯轴,承受必然的环绕纠缠张力。金属材料正在常温高压氢气前提下易发生氢脆。 碳纤维-树脂复合层是气瓶的次要承载布局,玻璃纤维-树脂复合层做为外条理要用于承受外部冲击载荷。树脂做为基体材料,其功能是粘结加强体并传送应力和起抗剪切的感化。车用储氢气瓶中,纤维环绕纠缠高压氢气瓶具有承压能力高、质量轻、耐侵蚀性强比强度和比刚度高档优秀机能成为国表里研究的热点。 按照国度尺度，《燃料电池电动汽车 车载氢系统手艺前提》供氢系统需要开展以下测试： 当气瓶蒙受锋利高速物体(如枪弹)冲击时,会发生纤维断裂,导致纤维-树脂加强层强度储蓄降低,气瓶存正在爆破的。因而,进行枪击试验以查验气瓶蒙受锋利高速物体撞击时可否连结完整而不发生爆炸。 极端温度压力轮回试验用于查验汽车正在分歧地区行驶时的极端温度前提对气瓶委靡寿命和爆破压力的影响。 具体来讲,气瓶的应起首发生正在铝内胆,铝内胆发生后,气体穿过铝内胆敏捷地挤压纤维树脂复合层,发生泄露,但不导致气瓶的全体爆破。 加快应力爆破试验次要调查气瓶正在长时间高温下工做对气瓶爆破压力的影响。气瓶长时间正在高温下工做,机能会由于材料机能特别是树脂材料机能的下降而下降。 气瓶正在运输、安拆及利用中可能跌落或遭到碰撞等,影响气瓶的机能。因而,有需要进行跌落试验以查验气瓶抗撞击的能力。 按照国度尺度《燃料电池电动汽车 燃料电池堆平安要求》，正在燃料电池策动机方面， 1 燃料电池堆应有需要防护， 防止其部件取外部高温部件或接触。燃料电池堆外壳应避免容易对人体发生风险的布局。 2 当燃料电池堆中含有易燃、 易爆气体或无害物质时， 正在易见清晰标注出来。 3 燃料电池堆中使用的材料对工做要有必然的耐受性，燃料电池堆的工做包罗振动、 冲击、多变的温湿度、电势以及侵蚀; 正在易发生侵蚀、 摩擦的部位应采纳需要的防护办法。 4 对燃料电池堆反映气和冷却液的进口或出口温度、压力或流量等其他相关参数进行监测或者计较。 燃料电池堆安拆固定后，正在三个轴向： X向、 Y向、 Z向上应可以或许承受5.0 g的冲击加快度， 承受冲击之后，燃料电池堆机械布局应不发生损坏， 并可以或许一般工做， 气密性应满脚4.3.1和4.3.2的要求，绝缘性应满脚4.4.1的要求。 机械冲击脉冲采用半正弦波形、 持续时间15 ms， 每个标的目的各进行一次。 燃料电池堆处于冷态， 封闭燃料电池堆的氢气排气端口、空气排气端口和冷却液出口，同时向氢气流道、空气流道和冷却液流道加注氦氮夹杂气体， 氦气浓度不低于10%，压力均设定正在一般工做压力(表压) ，压力不变后封闭进气阀门，保压20 min。保压竣事后气体压力值不得低于初始压力的85%。 若是燃料电池堆零丁密封但非气密性外壳， 要有防止氢气正在壳内储蓄积累的办法， 如强制通风等将储蓄积累的氢气排出， 并正在合理加拆氢浓度传感器，氢气的储蓄积累浓度不克不及跨越25% LFL。 (1)正在毗连温度驱动压力泄放安拆(TPRD)和压力驱动泄放安拆(PRD)管的出口处采纳需要的办法，防止正在利用过程中被异物堵塞，影响气体。例如：能够加盖一个管帽。 (1)正在进行一般操做(包罗开车和泊车)时，肆意3 s中内的平均氢气浓度不跨越4%(体积浓度)，(2)正在任何瞬时氢气浓度不大于8%(体积浓度)(C4试验方式)。 B1.3.1 储氢系统泄露或渗入的氢燃料，不该间接排到乘客舱、行李舱、货舱，或者车辆中 任何存正在未受潜正在火源的封锁空间或半封锁空间。 B1.3.2 任何发生正在从截止阀下逛的单点泄露不该导致乘客舱内氢气的体积浓度大于4%。 B1.3.3 若是正在汽车运转过程中，某单点泄露导致封锁空间或半封锁空间内氢气的体积浓度大于2±1%，该当发出警报，浓度大于3±1%，则应封闭从截止阀遏制氢气供应。 加氢管和从截止阀下逛的氢系统不该存正在泄露。应正在1.15倍NWP下进行该验证(C5试验方式)。 (2)当检测系统检测到氢泄露时，大于2%警为;当呈现B1.3.3中的泄露环境时，大于3%，警为红色。 (3)正在车辆运转过程中或燃料电池汽车启动形态过程中，当车内封锁空间或半封锁空间内呈现氢气浓度跨越2%的泄露环境时，警连结亮起。 (4)当大于3%泄露报警发生后，泄露浓度低于报警值时，只要鄙人次燃料电池系统启动时才能复位报警形态，打消报警。 B2.1 燃料泄露极限：采用压缩气态储氢形式的汽车，正在发生碰撞后的60 min之内，燃料系统的平均氢气泄露率不该跨越118 NL/min。 B2.2 封锁空间浓度极限：采用压缩气态储氢形式的车辆，碰撞后的氢燃料泄露不该使乘客舱、行李舱或货舱内的氢气浓度跨越4%(体积浓度)。 小型燃料电池车用低压储氢安拆平安试验方式(GB/T 34544-2017) 工业起升车辆用燃料电池发电系统 第1部门：平安(GB/T31037.1-2014)
