氢燃料电池汽车安全性能的保障分析

长期以来，由于公众对氢能缺乏足够的了解，对氢燃料电池汽车的安全尚有疑虑，形成了“谈氢色变”的氛围，这成为限制氢燃料电池汽车产业快速发展的一大因素。

“人们已经习惯于将汽油作为燃料，对氢气这种燃料缺乏了解，如果采取必要的措施，氢气的安全是可以保障的。”中国工程院院士衣宝廉表示。

氢气的特性可以简单概括为“易燃易爆、风险可控”。氢气是易燃易爆品，有一定的可燃范围和爆炸范围，无色无味，人们凭感官无法发觉氢气的泄漏，这成为人们对其心生恐惧的重要原因之一。但氢气并非不可捉摸，其安全风险是可控的。

氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的十四分之一，在空气中扩散速度快，其向上扩散速度是氮气的2倍，天然气的6倍。因此，除非受到屋顶、通风差的屋子或其他充有上升气体的场所限制，氢气的特性会防止它聚集在泄漏处周围。

在氢燃料汽车和汽油车爆炸对比试验中，由于氢气的密度非常低，从燃料罐溢出之后会迅速上升扩散，即便着火，也是发生在气源的上方，离车内乘员较远。而汽油车一旦爆炸，液态的汽油会直接在车内燃烧。

衣宝廉表示，氢燃料电池的发电原理跟锂电池、锌锰干电池一样，具有效率高的优点。氢燃料电池的工作方式跟内燃机一样，电池发电部分和储能部分是分开的，出现问题只要把氢气和电池切断，就不会燃烧和爆炸，所以氢燃料电池从整体上讲是安全的。

国金证券分析认为，与锂电池车辆相比，氢燃料电池车的安全性也处于上风。锂电池车辆最大的安全隐患就是发生自燃或者火灾，一旦锂离子聚合物燃烧，将不断发生链式反应，产生新的气体状锂离子聚合物，从而加剧燃烧的剧烈程度。

相比之下，由于氢气爆炸要求浓度高，在爆炸前一般就已经开始燃烧，反而很难爆炸。而且氢气重量轻，溢出系统的氢气着火后会迅速向上升起，反而一定程度上保护了车身和乘客。同时，现在车用储氢装置采用的铝合金内胆碳纤维缠绕的储氢瓶安全系数很高，在80km/h速度多角度碰撞测试中都可以做到毫发无损。但锂电池在有安全措施的保护下，在常见的普通碰撞条件下也容易发生着火事故，侧面反映了其安全性上天然的劣势。

通过实际的安全试验和模拟，氢气实际上有着可以与传统燃油比肩的安全性，甚至更加安全。现实条件下氢气爆炸并非想象中的那么容易实现。目前，国内氢燃料电池汽车走的是“电电混动”的特色发展路线。该技术路线相当于将传统插电混动汽车的内燃机系统替换为氢燃料电池系统，让氢燃料电池与动力电池组成新的混动系统。

某车企氢燃料电池技术负责人给记者算了一笔账：“一台商用车，如果里面放一台（最大输出功率）30千瓦的燃料电池，再配一台动力电池，可以拿到中央加地方补贴100万元，成本大大降低。同样的搭配放到轿车上，补贴只能拿40万元。目前国内的氢燃料电池客车技术具有优势，但乘用车技术与国外水平存在一定差距。“

当下制约氢燃料电池产业发展的，主要有两大瓶颈：燃料电池组成本过高和加氢站数量少。

目前，国内车用氢燃料电池成本高达5000元/kW以上，整车成本远高于动力电池汽车和燃油车。多位业内人士表示，随着生产规模的扩大，未来氢燃料电池汽车成本有望和燃油车的成本相当，甚至比动力电池汽车更低。

加氢站建设是目前迫切需要解决的问题。从世界范围看，截至2017年底，全球运行的加氢站共328座，日本91座，德国45座，美国40座。到2018年底，国内共建成加氢站12座并投入运营，在建的加氢站有33座。这一数字距离2020年目标建成100座仍相差较大。

清华工业开发研究院副院长朱德权认为，油氢混合站是未来的发展方向。“中国的土地这么贵，一个加氢站建下来怎么受得了，所以油气混合站是未来。目前工研院在推动此事，中石化在北京正在规划建设一个油气混合示范站。”

目前，中石化等能源企业正在介入这一领域。《中国氢能与燃料电池年度报告2018》显示，在国内已经建成和正在建设的加氢站中，加氢站的投建单位除了主营业务为加氢设备技术研发相关的企业外，还有8座加氢站的投建单位为传统能源化工企业。中石化集团在加氢站建设方面正在做总体部署和安排，将利用油站网络、安全生产管理经验以及石化资源和制氢技术进行氢能供应。2018年10月，中石化与亿华通签订了《战略合作框架协议》，双方将在氢气供应、车辆加氢、加氢站运营等方面展开全面深入合作。