對未知或不熟悉的恐懼是一種完全自然和人類的反應(yīng)。FCEV對消費者來說相對較新，司機(jī)可能不熟悉，但它們真的像一些人描述的那樣危險嗎？對未知的恐懼是否使我們忘記了氫燃料電池的高效環(huán)保特性，被與氫彈的詞聯(lián)想嚇壞了？以下是韓國現(xiàn)代汽車Mabuk環(huán)境技術(shù)中心專家對于氫安全問題的回答。
01
關(guān)于氫的一般知識是它很容易氧化或可燃。如果車輛在NEXO內(nèi)部或外部發(fā)生火災(zāi)，或者如果車輛泄漏氫氣，儲氫瓶是否安全？
首先，沒有一例FCEV事故因氫氣泄漏而發(fā)生。氫氣是一種比大氣輕14倍的氣體，因此如果發(fā)生泄漏，它會立即擴(kuò)散到空氣中。即使在車輛起火的情況下，泄漏氫氣燃燒的可能性也幾乎不存在。
此外，還有多個實時傳感器可以檢測儲氫瓶，氫氣供給系統(tǒng)和燃料電池堆上的任何泄漏。如果在標(biāo)準(zhǔn)操作期間或在損壞氫氣供給系統(tǒng)的外部沖擊中檢測到氫氣泄漏，駕駛員的儀表板顯示屏?xí)l(fā)出警告。安全系統(tǒng)甚至可能阻塞儲氫瓶閥，防止氫氣從儲罐中大量噴射，這可能導(dǎo)致其他危險。
如果火災(zāi)導(dǎo)致儲氫瓶周圍的溫度升高到過高的水平，探測系統(tǒng)會強(qiáng)制將氫氣從儲罐中排出到大氣中。由于這些冗余的安全措施，儲氫瓶不會爆炸;即使車輛經(jīng)過完全焚燒。儲罐本身覆蓋著防火涂層。在車輛火災(zāi)、泄漏和爆炸方面，F(xiàn)CEV比汽油燃燒汽車安全得多。
即使在車輛起火的情況下，儲氫瓶也不會'著火'或爆炸
02
密閉空間（例如車庫或隧道）中的氫氣泄漏怎么辦？
在非常特殊的情況下，富含氫氣的密閉環(huán)境可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。NEXO中的氫氣密封系統(tǒng)旨在將任何泄漏抑制到政府氫氣泄漏政策標(biāo)準(zhǔn)的1/60，其安全性已多次得到驗證。
此外，車庫或隧道實際上不是完全封閉的空間。有建筑法規(guī)定了通過這種結(jié)構(gòu)的氣流設(shè)施。除非故意違反這些定律，并且氣流被密封，否則導(dǎo)致爆炸的氫氣泄漏極不可能。
03
儲氫瓶使用什么材料，結(jié)構(gòu)如何，每種材料的強(qiáng)度是多少？
儲氫瓶的內(nèi)表面由薄聚酰胺襯里（尼龍）制成，可最大限度地減少氫氣滲透。外表面覆蓋著增強(qiáng)塑料（碳纖維+環(huán)氧樹脂），厚度為20-25mm，能夠保持700 bar的壓力。
關(guān)于儲氫瓶的安全性，強(qiáng)度是破裂安全的關(guān)鍵，而剛度對于耐用性很重要。強(qiáng)度是受力時的抗斷裂性，而剛度是受力時的抗變形性。碳纖維增強(qiáng)塑料在重量上比鋼有許多優(yōu)點。其中兩個好處是強(qiáng)度提高6倍，剛度提高4倍。換句話說，增強(qiáng)塑料更輕，同時更可靠。
儲氫瓶經(jīng)受住了1.8米的跌落測試，而不會對其功能造成任何損害。子彈射入加壓為700bar的儲氫瓶，僅導(dǎo)致氫氣通過穿刺排放到大氣中，沒有爆炸。即使在與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)相同的條件下進(jìn)行的后沖擊測試中，儲氫瓶也噴射出所有氫氣，甚至沒有檢測到微量。即使發(fā)生車輛火災(zāi)，多余的耐火材料和安全機(jī)制也能防止升級，同時迅速排出氫氣，從而防止任何爆炸的可能性。這種全面的安全系統(tǒng)為NEXO贏得了Euro NCAP的第一個最高五星級總體評級。
05
測試哪些項目以確保儲氫瓶的安全性，耐用性和其他指標(biāo)？
韓國國土交通省（MOLIT）關(guān)于《CNG壓力容器安全條例》的行政通知列出了14項安全測試，包括破裂測試、篝火測試和滲透測試。此外，還進(jìn)行了其他安全測試，包括前后碰撞測試，極端寒冷和天氣條件測試。
自早期開發(fā)以來，NEXO儲氫瓶的測試幾乎翻了一番。提高了批量生產(chǎn)的安全標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)不僅需要滿足國內(nèi)外法規(guī)的要求，還需要滿足現(xiàn)代汽車自己指定的200多項單獨測試標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，我們對安全性和耐用性的標(biāo)準(zhǔn)比管理機(jī)構(gòu)制定的標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格得多。
例如，模擬運(yùn)輸過程中損壞的跌落損壞測試和針對復(fù)合材料急性損壞的耐久性測試均進(jìn)行了12000次。此外，還使用了200多個NEXO來徹底審查車輛的整體安全性。
法律要求儲氫瓶在14種不同的測試項目上進(jìn)行安全測試
06
儲氫瓶的內(nèi)部壓力非常高，為700bar。如何控制壓力？更重要的是，如何控制高壓以避免對人造成傷害？
FCEV內(nèi)部有一個燃料電池堆，使用氫燃料和從外部大氣中吸入的氧氣發(fā)電。燃料電池堆需要壓力，并且所需的最小壓力隨著電堆的所需電輸出而增加。儲氫罐的標(biāo)準(zhǔn)壓力約為350bar，但技術(shù)的進(jìn)步允許更大的壓力，安全性和穩(wěn)定性。現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)壓力約為700bar，特別是在NEXO的情況下，最大爆破壓力達(dá)到1575bar。
立即降低儲氫瓶內(nèi)的高壓是一項挑戰(zhàn)，因此通過連接到燃料電池堆的氫燃料供給系統(tǒng)，壓力在兩階段過程中被抑制。首先，通過第一個減壓裝置將700bar的壓力降低到16bar，然后在氫氣與氧氣反應(yīng)發(fā)電的燃料電池堆入口處，壓力進(jìn)一步下降到約1.0-1.5bar。
氫氣在700bar的高壓下儲存在儲氫瓶中，當(dāng)它被供應(yīng)到燃料電池模塊時，它在16bar時進(jìn)行減壓，并且由于氣體的高壓和可燃性，該過程涉及一定的風(fēng)險。因此，工程師應(yīng)用了各種安全機(jī)制和邏輯。從更基本的泄漏檢測傳感器到更復(fù)雜的高壓和中壓傳感器，邏輯傳感器可檢測超壓和微泄漏。安全機(jī)制還包括僅在點火關(guān)閉時才允許加氫的邏輯，以及可以檢測加氫過程中可能發(fā)生的氫氣泄漏的邏輯。
NEXO總共有三個儲氫瓶;2個在乘客座位下面，1個在后備箱里
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儲氫瓶的耐用性或安全性是否受到FCEV長期運(yùn)行的影響？
涂覆在儲氫瓶外殼上的碳纖維復(fù)合材料以數(shù)十種圖案分層。這意味著對碳纖維涂層的任何損壞僅限于局部幾股，并且不會影響儲罐的安全性或耐用性的性能。
儲氫瓶部件符合最高的安全標(biāo)準(zhǔn)，其認(rèn)證條件是最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)之一。事實上，這些儲罐能夠承受相當(dāng)于海面下15公里或更深的外部壓力，并且在700bar壓力下充裝后離開后安全。盡管有這樣的設(shè)計安全裕度，但法律使用壽命最長為15年（歐洲為20年）或4，000小時（歐洲為5，000小時），以先到者為準(zhǔn)。因此，我們設(shè)計的儲氫瓶遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過法律規(guī)定的安全性和耐用性標(biāo)準(zhǔn)。
我們測試了大約45，000次充裝過程，然后在跌落后或極端天氣條件下又測試了15，000次。沒有必要比駕駛基于化石燃料的內(nèi)燃機(jī)時感到更焦慮，也就是說儲氫瓶幾乎沒有爆炸的可能性。
08
NEXO獲得了歐洲汽車安全性能評估計劃Euro NCAP的第一個最高五星總體評級。團(tuán)隊克服了哪些挑戰(zhàn)才能達(dá)到該評級？
NEXO有三個儲氫瓶，每個儲罐的大小相同。為了提高行駛質(zhì)量，我們將扭力梁懸架換成了多連桿系統(tǒng)。這需要一個螺栓固定裝置來鉸接支撐和下臂，這是靠近儲罐的突出部件。在碰撞測試中，我們發(fā)現(xiàn)突出的螺栓可能對儲罐的復(fù)合表面造成危險，并用金屬板容納螺栓和儲罐的脆弱部分。我們再次測試了安全預(yù)防措施，發(fā)現(xiàn)即使在撞擊情況下，突出部分也不會影響儲氫瓶。
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團(tuán)隊正在跟進(jìn)NEXO，推出另一款下一代FCEV。團(tuán)隊在安全性和性能方面設(shè)定了哪些目標(biāo)？
消除對儲氫瓶的毫無根據(jù)的恐懼將是一個主要目標(biāo)。我們正在開發(fā)一種用于儲氫的智能儲罐，為車輛操作員提供儲罐狀態(tài)的實時通知。考慮到FCEV及其儲氫瓶的安全性，我們已經(jīng)處于一個相當(dāng)好的位置。從更面向消費者的角度來看，我們理解儲氫瓶存在一些不安，我們正試圖從工程的角度解決這個問題。
所有這一切背后的一個關(guān)鍵因素是成本降低。FCEV的普及將需要更低的價格，與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)。儲氫瓶的高成本是目前的主要障礙之一。我們的研究旨在實現(xiàn)這三個目標(biāo)：使用更便宜的儲氫瓶制造更安全的車輛和更高的續(xù)航里程。例如，我們正在研究氫氣儲存的替代方法;我們正在尋找液體或固態(tài)存儲，而不是高壓罐，以及各種其他手段，以最大限度地提高存儲效率。儲氫瓶中的儲存效率是根據(jù)儲存的總氫氣的重量除以儲罐的重量來衡量的。NEXO儲氫瓶是世界上效率最高的儲罐之一，為5.7%。目前的儲氫瓶體積龐大，并不是最節(jié)省空間的。團(tuán)隊正在尋找通過不同的儲罐形狀和外形尺寸提高這方面效率的方法。
來源：公開資料，現(xiàn)代汽車，要點氫能整理
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