氢燃料电池汽车让出行更安全

2021-05-31 19:01
发明与创新·大科技 2021年4期
关键词:氢能氢气燃料电池

在新能源政策东风引导下,从混合动力到纯电动车,汽车成为不再依赖汽油的新型交通工具。就在纯电动车随着市场保有量的一路攀升而出现各种问题的同时,又一种汽车燃料能源进入了人们的视野——氢能源。

有说法称,对于有着很大碰撞风险的汽车来说,氢燃料电池汽车上的高压氢气瓶仿佛一个潜在的“炸弹”,可见氢燃料电池汽车不安全。这种说法是否正确呢?

氢能作为一种燃料被运用其实已经不是一件新鲜事了。早在19世纪,人们就开始对氢能应用装置进行探索,以氢燃料电池和氢内燃机为代表的应用装置原型机也得以开发,而且在航天航空领域,氢能已经得到了广泛的应用。液氢作为火箭发动机的首选燃料,在包括阿波罗登月任务、旅行者号土星任务在内的许多太空任务中被用于运载火箭的高级阶段推进剂。

之所以选择氢能,最为重要的原因在于其燃烧热值非常高,相当于同等质量汽油的3倍。且氢能来源广泛,燃烧产物是水,清洁无污染,能满足人类社会可持续发展的需要。

随着技术的发展,氢燃料电池汽车走进人们的视野。与纯电动车相比,在较高的续航里程前提下,氢燃料电池汽车的燃料电池系统成本远低于纯电动车的电池系统成本。同时,氢燃料电池属于能源转化装置,能实现低温冷启动,并在启动后,可稳定地输出热量,几乎不受环境温度的影响。此外,由于氢燃料电池的续航里程受储氢量的控制,氢燃料电池汽车还具有可以媲美甚至超越传统燃油汽车的续航里程以及非常短的燃料加注时间的优点。

事实上,氢燃料电池汽车具有非常高的安全性,在出厂前每辆车都需要经过非常严格的检测。车中高压氢气瓶的安全性和可靠性需要经过全面的设计和测试,达到与标准CNG(压缩天然气)发动机相当的安全性水平。

氢气是比空气轻的气体,具有较大的浮力(快速上升)和较强的扩散性(横向移动),所以就算万一发生泄漏,氢气也会立即扩散到空气中。因此,在空旷的道路上,即便是在汽车起火的情况下,泄漏的氫气发生燃烧的可能性也非常低。

此外,氢燃料电池汽车所用的高压氢气瓶为IV型储罐,采用碳纤维缠绕复合材料来保障罐体的强度和刚度。单位重量的碳纤维复合材料的强度是钢材的6倍,刚度是钢材的4倍。因此,碳纤维复合材料比钢材更轻、更可靠。

不仅如此,氢燃料电池汽车上还安装了多个传感器,用于高压氢气瓶、供氢系统和燃料电池堆上任何氢泄漏的实时监测。如果检测到氢泄漏,无论是在标准操作过程中,还是在外部冲击下,供氢系统一旦被破坏,司机的仪表盘上就会显示警告提示。

氢燃料电池汽车中还有一个安全系统,在这时也会被触发,从而关闭高压氢气瓶的阀门,防止氢气从罐中喷出。如果发生火灾导致氢气瓶周围的温度升得过高,安全系统还设置了最后一重保护,强制将氢气从燃料箱排到大气中,从而避免全车被焚烧的悲剧。

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