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        燃料電池汽車車載氫系統(tǒng)安全性分析

        2019-07-09 11:32:58張新建
        時(shí)代汽車 2019年2期
        關(guān)鍵詞:安全性

        張新建

        摘 要:介紹了車載氫系統(tǒng)的全新定義,包括加氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)中的氫氣子系統(tǒng),對(duì)比了國內(nèi)外車載氫系統(tǒng)安全性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,指出了我國車載氫系統(tǒng)監(jiān)管模式的不同之處及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化過程中尚待解決的氫氣安全問題,提出了車載氫系統(tǒng)安全性保障措施。

        關(guān)鍵詞:燃料電池汽車;車載氫系統(tǒng);安全性;保障措施

        1 引言

        燃料電池汽車動(dòng)力性能高、充氣時(shí)間短、續(xù)駛里程長、零排放,是未來新能源汽車的有力競爭者[1]。國際上特別是日本車用燃料電池技術(shù)鏈漸趨于成熟,近年來,我國政府重視發(fā)展氫能,在燃料電池領(lǐng)域,已經(jīng)形成了從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到示范運(yùn)行的全方位格局[2]。氫氣作為燃料電池汽車的動(dòng)力源,由于其本身的易燃易爆性、分子小難密封以及氫脆等問題,使得燃料電池汽車氫氣系統(tǒng)存在一定的安全隱患,而安全性是人們?cè)谶x擇燃料電池汽車時(shí)首先關(guān)心的問題。為協(xié)調(diào)各國的安全技術(shù)要求、提高公眾接受度,聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)成立工作組,起草了安全性不低于傳統(tǒng)汽車、基于性能的全球技術(shù)法規(guī)GTR No.13《氫燃料電池汽車全球技術(shù)法規(guī)》[3]。

        根據(jù)GTR No.13,燃料電池汽車的危險(xiǎn)源有:與氫氣系統(tǒng)有關(guān)的著火與爆炸風(fēng)險(xiǎn);與燃料電池高壓電系統(tǒng)有關(guān)的電擊風(fēng)險(xiǎn);其中,燃料電池汽車高壓電系統(tǒng)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)與電動(dòng)汽車一致,電動(dòng)汽車安全要求中的相關(guān)內(nèi)容適用于燃料電池汽車,本文重點(diǎn)對(duì)燃料電池汽車車載氫氣系統(tǒng)的安全性進(jìn)行分析。

        2 車載氫系統(tǒng)安全性現(xiàn)狀

        GTR No.13將燃料電池汽車劃分為加氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力管理系統(tǒng)五個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng),其中,前三個(gè)系統(tǒng)與燃料電池系統(tǒng)中的氫氣子系統(tǒng)一起合稱為燃料電池汽車車載氫系統(tǒng)。

        GTR No.13描述了兩種燃料電池汽車儲(chǔ)氫方式,分別為高壓壓縮儲(chǔ)氫和液態(tài)儲(chǔ)氫。其中,高壓壓縮儲(chǔ)氫的儲(chǔ)氫壓力通常為35MPa,該壓力下的車用壓縮氫氣瓶國內(nèi)外均已得到廣泛應(yīng)用。目前,儲(chǔ)氫壓力為70MPa的車用壓縮氫氣瓶在國外已經(jīng)得到了商業(yè)推廣,國內(nèi)也已經(jīng)通過了相應(yīng)的型式試驗(yàn)。液態(tài)儲(chǔ)氫具有較高的能量質(zhì)量比,液態(tài)儲(chǔ)氫密度是常溫、35MPa下壓縮儲(chǔ)氫密度的3倍,但由于液態(tài)氫需將氣態(tài)氫冷卻到-253℃才能得到,能耗太大[4]。因此,目前大多數(shù)燃料電池汽車都采用高壓壓縮儲(chǔ)氫的方法。

        2.1 加氫系統(tǒng)

        加氫系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件為加氫口。SAE J2600:2015規(guī)范將加氫口的公稱工作壓力劃分為5個(gè)等級(jí),分別為11MPa、25MPa、35MPa、50MPa和70MPa,并規(guī)定了加氫口的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求及測試方法。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26779-2011《燃料電池電動(dòng)汽車 加氫口》僅給出了工作壓力為35MPa及以下加氫口的型式、要求、試驗(yàn)和檢測方法,標(biāo)委會(huì)正依據(jù)SAE J2600對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂,有望將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的壓力等級(jí)提升至70MPa。

        2.2 高壓壓縮儲(chǔ)氫系統(tǒng)

        典型的高壓壓縮儲(chǔ)氫系統(tǒng)如圖1所示,由氫氣瓶、瓶口閥、溫度驅(qū)動(dòng)安全泄壓裝置(TPRD)等組成。ISO 15869:2009規(guī)范將氫氣瓶劃分為四種類型:全金屬氣瓶(Ⅰ型)、金屬內(nèi)膽纖維環(huán)向纏繞氣瓶(Ⅱ型)、金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶(Ⅲ型)和非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶(Ⅳ型)[5]。Ⅰ型和Ⅱ型氫氣瓶重量容積比大,不適合應(yīng)用于車載高壓壓縮儲(chǔ)氫系統(tǒng)。國外對(duì)Ⅳ型氫氣瓶進(jìn)行了詳盡研究并廣泛應(yīng)用于車載儲(chǔ)氫系統(tǒng),特別是70MPa儲(chǔ)氫系統(tǒng)。然而,由于氫氣在高壓下容易從非金屬內(nèi)膽向外泄漏,且金屬材質(zhì)的瓶口閥與非金屬內(nèi)膽的連接強(qiáng)度難以保證,加之我國發(fā)生過多起Ⅳ型氣瓶爆炸事故,因此,我國法規(guī)尚不允許將Ⅳ型氫氣瓶應(yīng)用于車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)。目前,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35544-2017已發(fā)布實(shí)施,規(guī)定了70MPa及以下“車用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶”的各項(xiàng)技術(shù)要求,該標(biāo)準(zhǔn)氣瓶安全技術(shù)指標(biāo)不低于GTR No.13、ISO 15869:2009、SAE J2579等國外先進(jìn)規(guī)范要求,此外,新版適用于70MPa氣瓶的國家特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范“氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程”正在修訂中,因此,我國車載高壓壓縮儲(chǔ)氫氣瓶標(biāo)準(zhǔn)體系已初步建立,并逐漸完善,滿足燃料電池汽車發(fā)展需求,見圖1。

        上述國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)瓶口閥和TPRD等氫氣瓶附件的安全技術(shù)要求、型式試驗(yàn)方法及合格指標(biāo)等均作了規(guī)定。通常情況下,瓶口閥集成TPRD、單向閥和開關(guān)電磁閥等附件,作為一個(gè)整體安裝在氫氣瓶上,并隨氫氣瓶一起進(jìn)行部分型式試驗(yàn)的驗(yàn)證,如火燒試驗(yàn)、使用性能試驗(yàn)等。

        2.3 供氫系統(tǒng)

        供氫系統(tǒng)的作用是將車載高壓壓縮儲(chǔ)氫氣瓶內(nèi)的氫氣經(jīng)減壓閥減壓后送至燃料電池電堆,為燃料電池電堆提供合適壓力、溫度與流量的氫氣。歐盟汽車技術(shù)指令EC No 79/2009和EU No 406/2010規(guī)定了供氫系統(tǒng)用減壓閥、卸荷閥、壓力傳感器和管接頭等部件的測試方法和安裝方法。在我國,GB/T 26990-2011和GB/T 29126-2012僅規(guī)定了燃料電池汽車車載加氫系統(tǒng)、高壓壓縮儲(chǔ)氫系統(tǒng)和供氫系統(tǒng)的技術(shù)條件和試驗(yàn)方法,但車載氫系統(tǒng)管路系統(tǒng)各零部件尚沒有標(biāo)準(zhǔn)支持,瓶口閥和減壓閥等關(guān)鍵零部件失效、管路系統(tǒng)接頭泄漏等案例時(shí)有發(fā)生。

        2.4 燃料電池系統(tǒng)氫氣子系統(tǒng)

        燃料電池系統(tǒng)氫氣子系統(tǒng)的功能是將車載供氫系統(tǒng)送來的氫氣引入燃料電池電堆陽極,并使氫氣在電堆陽極流道內(nèi)循環(huán)流動(dòng),提高氫氣利用率的同時(shí)帶走電堆陽極流道內(nèi)的反應(yīng)水。典型的燃料電池系統(tǒng)氫氣子系統(tǒng)如圖2所示,由比例調(diào)節(jié)閥、卸荷閥、壓力傳感器、燃料電池電堆、氫循環(huán)泵、氫水分離器、排氫和排水電磁閥及混合器等零部件組成,系統(tǒng)工作原理為:高壓壓縮氫氣瓶內(nèi)的氫氣經(jīng)減壓閥減壓后被輸送至本系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)閥,通過改變比例調(diào)節(jié)閥的開度,調(diào)節(jié)進(jìn)入燃料電池電堆陽極的氫氣流量,進(jìn)而調(diào)節(jié)燃料電池電堆陽極氫氣流道內(nèi)的壓力,使其滿足燃料電池電堆工作需要,通過壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測電堆內(nèi)部氫氣流道的壓力,當(dāng)壓力超過限值時(shí),卸荷閥開啟。燃料電池電堆反應(yīng)后的氫、水混合物從氫氣流道出口流出,經(jīng)氫水分離器去除液態(tài)水后,大部分未反應(yīng)的氫氣被氫循環(huán)泵增壓后返回燃料電池電堆氫氣流道入口,少部分氫氣根據(jù)需要經(jīng)排氫電磁閥排放出去,氫水分離器分離的液態(tài)水經(jīng)排水電磁閥排出。與供氫系統(tǒng)情況類似,目前國內(nèi)還沒有這些零部件及管路系統(tǒng)、接頭等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支持,系統(tǒng)泄漏指標(biāo)仍不明確,見圖2。

        3 車載氫系統(tǒng)安全性保障措施

        歐美和日韓等國為車載氫系統(tǒng)及系統(tǒng)零部件制定了詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范,為燃料電池汽車的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。目前我國車載加氫系統(tǒng)、高壓壓縮儲(chǔ)氫氣瓶及供氫系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范正在逐步完善中,但車載氫系統(tǒng)中的瓶口閥及管路系統(tǒng)相關(guān)零部件(如減壓閥、電磁閥、單向閥、卸荷閥、氫循環(huán)泵、管接頭等)還沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),因此,應(yīng)采取保障措施,確保車載氫系統(tǒng)的安全性,推動(dòng)我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

        3.1 材料相容性

        金屬材料長期在氫環(huán)境中使用時(shí),可能出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象,進(jìn)而引發(fā)脆性破壞事故。陳瑞等[6]通過分析幾種金屬的抗氫脆性能,提出304不銹鋼在氫環(huán)境下抗拉強(qiáng)度略有降低,屬于輕微脆化的材料;316不銹鋼在室溫下具有較好的抗氫脆性能;6061鋁合金具有優(yōu)良的抗氫脆性能,較為適合做高壓氫氣瓶的內(nèi)襯,我國氫氣瓶國家規(guī)范GB/T 35544-2017也選用6061鋁合金作為氫氣瓶內(nèi)膽材料。因此,車載氫系統(tǒng)中與氫氣接觸的零部件材質(zhì)應(yīng)首選6061鋁合金或316不銹鋼,由于燃料電池系統(tǒng)氫氣子系統(tǒng)中存在腐蝕性離子,該子系統(tǒng)中與氫氣接觸的零部件材質(zhì)應(yīng)選擇316不銹鋼。

        3.2 關(guān)鍵零部件

        加氫口的型式及技術(shù)要求應(yīng)滿足GB/T 26779標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,并應(yīng)通過國家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢驗(yàn)。氫氣瓶的制造單位應(yīng)當(dāng)取得相應(yīng)特種設(shè)備制造許可證,并且在批準(zhǔn)范圍內(nèi)從事氫氣瓶或瓶口閥的制造,氫氣瓶應(yīng)采用符合GB/T 35544-2017標(biāo)準(zhǔn)要求的鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶(Ⅲ型),且應(yīng)為通過國家氣瓶質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心型式試驗(yàn)檢測的定型產(chǎn)品。由于瓶口閥和減壓閥、電磁閥、單向閥、卸荷閥、氫循環(huán)泵、管接頭等管路系統(tǒng)零部件缺乏國家標(biāo)準(zhǔn)支撐,現(xiàn)階段在選用時(shí),應(yīng)首選滿足EC No 79/2009或其他歐、美、日、韓等發(fā)達(dá)國家法規(guī)要求,并具備相應(yīng)認(rèn)證證書的進(jìn)口品牌產(chǎn)品,此外,相關(guān)零部件還必須滿足我國法規(guī)規(guī)定,如瓶口閥和TPRD作為氫氣瓶的附件,應(yīng)隨氫氣瓶一起進(jìn)行部分型式試驗(yàn)的驗(yàn)證,其中瓶口閥的制造單位還應(yīng)當(dāng)取得我國相應(yīng)特種設(shè)備制造許可證。

        3.3 系統(tǒng)完整性

        車載氫系統(tǒng)組裝完成后,需進(jìn)行系統(tǒng)完整性測試與評(píng)價(jià),目前做法為國家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心按照GB/T 26990-2011和GB/T 29126-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)車載加氫系統(tǒng)、高壓壓縮儲(chǔ)氫系統(tǒng)和供氫系統(tǒng)進(jìn)行檢查與檢測,仍可理解為各個(gè)系統(tǒng)組件的完整性評(píng)價(jià),缺少整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià),即燃料電池汽車整車安全性要求,如碰撞后車載氫系統(tǒng)的完整性要求、氫氣泄漏報(bào)警功能要求及氫氣管路泄漏驗(yàn)證要求等。全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)正參照GTR No.13起草燃料電池整車安全性國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24549-XXXX《燃料電池電動(dòng)汽車 安全要求》,在標(biāo)準(zhǔn)未實(shí)施之前,目前這方面的工作只能由生產(chǎn)企業(yè)自身嚴(yán)格按照GTR No.13等國外先進(jìn)規(guī)范要求執(zhí)行,以確保車載氫系統(tǒng)的安全。

        4 結(jié)語

        我國車載氫系統(tǒng)的監(jiān)管模式和標(biāo)準(zhǔn)與歐美等發(fā)達(dá)國家仍存在一定差距,如GTR No. 13等國外法規(guī)關(guān)注整個(gè)車載氫系統(tǒng)的安全性能,試驗(yàn)對(duì)象也為整個(gè)系統(tǒng),我國目前仍以系統(tǒng)組件為試驗(yàn)對(duì)象,且我國缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。此外,氫氣瓶和瓶口閥在我國屬于特種設(shè)備,其監(jiān)管隸屬于國家市場監(jiān)督管理總局,而車載氫系統(tǒng)又屬于汽車零部件,由國家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等負(fù)責(zé)安全性能測試,跨了兩個(gè)行業(yè),監(jiān)管起來有一定難度。

        近年來,隨著燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)升溫,我國加速了燃料電池汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作,陸續(xù)推出了一系列燃料電池汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),這也與我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相適應(yīng),特別是車載氫系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,使得我國燃料電池汽車車載氫系統(tǒng)的發(fā)展在面臨較大挑戰(zhàn)的同時(shí),也必將大大提高車載氫系統(tǒng)的安全性。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 侯明,衣寶廉.燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)[J].科技導(dǎo)報(bào),2016,(34):52-61.

        [2] 馬建新,衣寶廉,明平文.氫能及燃料電池技術(shù)的發(fā)展[J].電氣技術(shù),2004,(11):21-27.

        [3] 鄭津洋,歐可升,邵忠瑛,等.氫燃料電池汽車全球技術(shù)法規(guī)研究[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué),2010(12):52-57.

        [4] 王琦,羅馬吉,羅仲.燃料電池汽車車載氫氣安全研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版),2011,33(2):232-23 5.

        [5] 鄭津洋,別海燕,徐平等.車用纖維全纏繞高壓儲(chǔ)氫氣瓶標(biāo)準(zhǔn)研究[J].壓力容器,2007,24(11):48-56.

        [6] 陳瑞,鄭津洋,徐平等.金屬材料常溫高壓氫脆研究進(jìn)展[J].太陽能學(xué)報(bào),2008,29(4):502-508.

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