车用燃料电池系统氢安全控制综述

黄兴 丁天威 赵洪辉 都京 赵子亮

（中国第一汽车集团有限公司 新能源开发院，长春 130011）

主题词：新能源车 燃料电池 氢安全 控制策略

1 前言

随着人们生活水平的提高，汽车保有量逐渐增加，同时环境问题也受到了广泛关注，因此汽车行业也正积极推动变革，努力推广新能源汽车。其中，氢燃料电池汽车作为众多新能源汽车形式中的重要分支，其通过氢和氧的反应直接将化学能转换为电能提供动力，因其具有高效率和近零排放的优点，被世界各国普遍认为具有广阔的发展前景[1]。燃料电池汽车的燃料是氢气，由于氢气本身的特性，使得燃料电池汽车氢系统的安全性成为人们首先关心的问题[2]，因此，为了燃料电池汽车的推广和使用，有必要对燃料电池汽车的氢系统安全性进行研究。

本文在介绍燃料电池氢系统构型和氢安全相关标准的基础上，探讨了燃料电池氢系统在各使用环节的氢安全控制策略，并在此基础上进行了总结与展望。

2 氢特性及燃料电池氢系统概述

2.1 氢特性

在常温常压下，氢气是一种无色无味无毒的气体。从氢安全的角度考虑，其具有以下五大特点：

(1)易燃性：氢气是一种极易燃的气体，燃点只有574℃，同时氢气和空气混合时可燃范围非常广，使得氢气很容易快速点燃，又由于氢气密度低，因此氢气燃烧后火焰上升也很快；

(2)爆炸性：氢气爆炸极限的体积分数在4～75%之间，相比甲烷的5～15%，其爆炸极限体积分数的范围很宽，为了避免爆炸，需将氢气浓度控制在4%以下，通常的做法是使用氢浓度传感器实时监控，并在必要的时候使用风扇排风降低浓度；……