登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
在氢气安全系统中,氢气使用安全分为两类,即被动安全系统和主动安全系统。
被动安全系统包括的部件为排空口和氢瓶及氢管路上的安全阀,其部件特征为无需电气控制的机械部件,例如当管道内氢气压力过高时,安全阀会打开,过压的氢气就可以通过氢管路从排空口排到空气中。
主动安全系统是可通过电气控制的系统,其以氢系统控制器为核心,以氢系统各传感器、整车的部分传感器和其他控制器发送的信号等作为信息读取来源,以可控的电磁阀作为执行部件,当各传感器监控的状态出现异常时,能够主动控制阀门动作,关闭供氢系统,进而保证车辆和人员的安全。
3.燃料电池氢安全法规
燃料电池汽车的氢安全总是让人们充满担忧,美国能源部在氢安全的规范中也提到了保证安全是推进氢燃料电池汽车商业化的基础,为了确保燃料电池汽车的安全性达到传统汽车的水平,需要制定严格的法规和标准,进而在法律层面得到强制安全保证。
提到氢燃料电池汽车的安全,人们最关心的就是氢泄露和氢排放等氢气使用相关的问题。无论是国际上还是国内与燃料电池汽车相关的标准中,都提到了氢安全性的问题。
国际上与氢燃料电池相关的比较有代表性的标准为以下三项:国际标准化组织发布的与氢安全防护相关的ISO 23273:2013、全球统一汽车技术法规发布的GTR 13和SAE International发布的SAEJ2578。
1.ISO 23273:2013标准
该国际标准规定了燃料电池汽车车内外的氢安全防护和对人体防护方面的很多要求。
该标准适用的范围是用压缩氢气作为燃料电池动力系统燃料的燃料电池汽车,该标准关注的侧重点是车辆在正常操作时的情况和车辆单点故障时的情况,同时对具体的要求只做了概述性的规定。
例如该标准指出:在预设的区域内,比如无机械通风的车库、靠机械通风的建筑物或室外等场所,都必须满足车内外的正常排放均为不可燃的法规要求。
2.GTR 13法规
该法规是燃料电池安全的基础性法规,其适用于标称工作压力不超过70 MPa且最大加注压力为1.25倍标称工作压力的氢系统,同时要求该氢系统必须是稳固地连接在汽车上的。
该法规规定了正常使用情况和碰撞等特殊情况下,氢气的泄露、排放和报警故障的要求,规定了系统的完整性以及具体测试方法。
该法规明确规定了氢泄压系统、排气系统的具体要求,例如其规定:车辆尾排系统的氢气浓度,平均体积浓度任何时刻不允许超过8%,在连续测量的3s时间内,浓度不允许超过4%。
此外,该法规还规定了故障、氢泄漏和信号报警灯等多种情况下的具体要求。
3.SAE J2578标准
该标准不仅规定了燃料电池汽车的安全准则和方法,也规定了相关子系统的安全准则,提出了氢燃料电池系统集成在整车上的特殊要求,同时该标准还具体规定了氢燃料电池系统的具体要求和试验方法。
标准对燃料电池系统完整性进行了具体要求,对浸水、失效安全关断、汽车舱内潜在危险等情况进行了要求,也对排放、吹扫、通风和其他正常气体排放应满足的条件进行了要求。
此外,标准还规定了正常汽车排放测试和汽车不当或不利操作测试的标准和条件。
4.氢系统安全控制策略
为了保证燃料电池汽车的安全运行,以氢系统控制器为主,各传感器和执行部件为辅的氢管理系统发挥着重要的作用。
在正常工作时,氢管理系统与燃料电池控制系统通信,在不同的网络架构中氢管理系统也与整车控制系统通讯。
按照氢管理系统的工作场景,氢系统的安全控制策略分为以下四个方面:加氢安全策略、储氢安全策略、氢泄露及排氢安全策略和碰撞及整车紧急安全策略。
1.加氢安全策略
在国内外,燃料电池汽车的储氢形式以高压气态储氢为主,目前储氢压力分为两个等级,即35MPa和70MPa。在高压氢气加注过程中,车载氢瓶内氢气容易快速升温,存在安全隐患。
为了实现氢气的安全快速加注,常采用氢气预冷、温升控制和分级优化加注策略相结合的方法,同时车载氢管理系统与加氢站通过红外信号实时通讯,时刻检测加注过程中的各项参数。
氢气预冷:如果气源为常温,则在氢气加注过程中,气瓶温度会快速增加,并很容易达到氢瓶的安全温度限制,如果此过程靠自然冷却,则加注时间会很长,也就无法达到快速加注的目标,所以在氢气加注之前,通过对氢气进行制冷,使气源温度达到-40 ℃,然后再用低温氢气进行加注。
温升控制加注:在氢加注过程中,即使进行氢气预冷,也不能保证加注流量很大时气瓶温度始终在安全限值以下,因此为了平衡氢气加注速度和氢瓶温升,需要通过控制气瓶内的压力上升速度和氢气加注流量的方式控制气瓶温度。
分级加注:通常加氢站的储氢罐按照压力级别分成三组,压力从高到低分别是高级瓶组、中级瓶组和低级瓶组。在加注过程中,加氢机将按照控制程序,按照从低压到高压的顺序依次供应氢气。
其中,气源阶梯切换的判断常以气瓶内平均压力变化速率为依据,进而可按照低级瓶组到中级瓶组再到高级瓶组的顺序从各级储氢罐中取气,按照此方式也提高了各级储氢罐中的氢利用率。氢气的分级加注流程如图2所示。
图2氢气分级加注流程图
2.储氢安全策略
为了保证储氢安全,氢管理系统需要监测氢瓶内的温度和压力,监测管路上的压力,同时还需监测各传感器、执行器以及通讯信号的通断等,并结合实际情况进行故障上报和处理。
典型氢管理系统的传感器和执行器信号类型和特点如表1所示。
表1氢管理系统传感器和执行器信号类型
氢系统控制器读取传感器信号,并通过相应的策略进行参数计算。
以氢瓶内压力监测的计算为例,首先氢控制器按照预设的采样速率,如每10 ms采集一次氢瓶内压力,连续采集6次,并计算出这6次压力的最大值和最小值,将6次采样的压力值求和,再减去最大值和最小值,最后除以4得到的就是去除极值后的平均值,该数值作为氢气压力的有效值。
每一次有效值时的获取,都将重新采样6次新的压力值,然后再按照上面的方式进行计算。
氢系统控制器还需对计算后的参数进行判断和故障处理。
例如,在氢瓶的温度超过报警温度时,氢系统控制器会发出控制信号立即关闭电磁阀,并将报警信号发送给整车控制系统和燃料电池控制系统,发送请求结束系统工作的请求,发送的信号中也包括故障气瓶编号的信息,并在仪表上提示驾驶员,同时使用声音提醒驾驶员采取紧急安全措施。
3.氢泄露及排氢安全策略
由于氢气的易燃易爆特性,对氢泄露和排氢浓度的监控和处理显得尤为重要。
在燃料电池系统工作中,为排出氢气路蓄积的水,需要按照一定的时间间隔进行排气操作,不可避免会有少量氢气排出系统,而为了保证安全,必须确保排出其他的氢浓度低于可燃值。
因此,常规方案是将排出的氢与空气路排出的废气在混合腔内充分混合,同时监测排氢的浓度,当排氢浓度高于预设的限值时,需降低排氢时间,同时增加空气的排气量使排出的混合气低于预设值。
一般情况下,常采用高精度的氢气浓度传感器监控氢泄漏,为实现实时监控车内氢含量的目标,需要在燃料电池发动机附近、乘客舱顶棚和储氢瓶附近布置多个传感器,任何监控的位置发生氢泄漏,均需要采取安全措施,确保车辆和乘客安全。
氢泄露传感器的布置如图3所示,图中传感器布置在了后备箱的最高点①、乘客舱②和前机舱③附近,有的传感器布置方案也在储氢瓶口处增设氢传感器。
氢系统控制器将多个氢浓度传感器的采集值进行处理,并取其中的最大值作为氢泄露的报警值,氢系统控制器会将该最大值上报燃料电池控制系统和整车控制系统,当最大值超过限值时,氢系统控制器还将发送报警信息,并执行相应的举措。
氢泄漏报警分为四类,其一是氢浓度传感器故障,另外三类是三级泄露报警,按照氢泄露浓度不同依次为轻度报警、中度报警和紧急报警。
轻度报警又称一级泄露报警,指空气中的氢含量在0.4%到1%之间,氢系统控制器将轻度氢气泄露报警信息上报燃料电池控制器系统和整车控制系统,并提示驾驶员有氢泄露异常;
中度报警又称二级泄露报警,指空气中的氢含量在1%到2%之间,氢系统控制器将向燃料电池控制器系统和整车控制系统上报严重的氢气泄露报警,并提示驾驶员立即停车;
紧急泄露报警又称三级泄露报警,指空气中的氢含量超过2%时,氢系统控制器向燃料电池控制器系统和整车控制系统上报紧急泄漏报警,同时进入故障处理模式,立即关闭氢瓶上的电磁阀,并声光报警提示司机氢气泄露,具体控制措施如表2所示。
表2 氢泄露报警控制措施
4.整车紧急状态安全策略
车辆出现碰撞、燃料电池电堆故障或其他整车紧急状态下,氢系统也将进行相应的措施来保证安全。
在部分燃料电池系统中,除了通过CAN总线在各控制器之间传输报警信号之外,还设计了应急硬线连接装置,能够保证系统有效并可靠地快速响应。具体硬线应急安全原理如图4所示。
图4 应急安全原理示意图
图中的应急安全硬线装置由碰撞开关、急停开关、氢系统控制器控制端和整车控制控制端等四个端口同时控制,实际应用中控制端口也可以按照相同的原理增加或减少。
当急停开关或碰撞开关断开时,之前保持高电平的安全线将变为低电平,氢系统控制器和整车控制器都将收到低电平应急信号,氢系统将进入安全应急状态,停止供氢并报警提示。
当整车控制器识别出整车异常或燃料电池系统异常时,将把安全线拉为低电平,通知氢系统或其他获取该信号的系统进入安全应急状态。同样的,氢系统控制器也能拉低安全线并让系统进入安全应急状态,来达到保证车辆及人员安全的目的。
5.总结与展望
1. 氢由于其固有的特性,氢安全问题在一定程度上制约了氢燃料电池汽车的应用和发展,因此让更多人了解氢气,了解燃料电池氢系统以及了解氢应用的安全实例就显得尤为重要。在氢能相关技术进步的同时,做好氢安全知识的科普具有重要意义。
2. 我国在燃料电池汽车领域的起步相对较晚,虽然已经发布了氢安全相关的标准法规,但仍需在实践中不断完善和补充,进而从法律角度严格保障燃料电池汽车的安全性与传统车相当。
3. 燃料电池汽车氢安全策略已基本形成了比较完善的框架,在加氢、储氢、排氢、氢泄露及紧急情况等各环节均能保证安全,随着仿真模拟的进步,安全试验的积累和优化,多种故障分析方法的广泛应用以及传感器技术不断提高,必将推动燃料电池汽车商业化、规模化、产业化发展的历史进程。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,5月27日,氢动科技湖北氢动“氢车万里行”汉宜高速氢能冷链示范运行启动活动在国家电投华中氢能产业基地隆重举行,来自政府部门、行业协会、企业代表及专家齐聚一堂,共同见证氢能冷链运输迈向规模化应用的关键一步,为我国“双碳”目标下的绿色物流转型提供创新样本。自2020年国家
北极星氢能网获悉,5月26日,山西省科技厅对《关于“切实加大新能源的政策支持力度尽快出台全省支持氢能源应用市场的政策”的建议》进行答复,其中指出下一步工作将着力提升企业创新主体地位;持续提升基础研究、应用基础研究能力;加速氢能科技成果转化。关于省十四届人大三次会议第1827号建议的答复
北极星售电网获悉,日前,天津市生态环境局发布《天津市深化地方碳排放权交易市场建设工作方案(2025-2027年)》(征求意见稿)。文件明确,根据全市碳排放双控目标,综合考虑行业发展状况、产业和碳排放特征、数据质量基础等因素,有序扩大碳市场覆盖范围,新增年排放温室气体1万吨以上货运港口行业、
日前,天津市生态环境局发布《天津市深化地方碳排放权交易市场建设工作方案(2025-2027年)》(征求意见稿)。详情如下:市生态环境局关于公开征求《天津市深化地方碳排放权交易市场建设工作方案(2025-2027年)》(征求意见稿)意见的通知为进一步完善地方碳排放权交易机制,更好发挥碳市场控制和减少
北极星氢能网获悉,5月19日,浙江省宁波市镇海区人民政府发布《对区十六届人大四次会议第53号建议的答复》。镇海区将利用在氢能交通应用和化工应用上的潜在优势,借助镇海危化品港口码头和镇海港区,积极研究绿氢、绿醇、绿氨替代,力争成为国际性的绿色船舶停靠基地、绿色能源贸易基地和重要消纳基地
北极星氢能网获悉,近日,浙江宁波首批氢能源公交375路投入试运营,以氢气为燃料,无污染、零排放,续航里程长。据介绍,该车由宁波公交集团镇海公司联合浙江鲲华新能源科技有限公司和浙江中车电车有限公司。据悉,氢能源公交车的发动机噪音低,行驶平稳,车内配备了无障碍设施、人性化座椅,升级防颠
北极星售电网获悉,2025年5月9日上午,北京市生态环境局举行了“2024年北京市生态环境状况公报新闻发布会”。会上介绍,北京碳市场2013年开市以来,形成了较为完备的市场体系,在顶层制度设计、基础设施建设、数据质量管理等多个方面均取得了显著成效,运行平稳有效,很好地发挥了促进碳减排、推动绿色
北极星售电网获悉,5月14日,上海市发展和改革委员会发布对市政协十四届三次会议第0526号提案的答复,其中提到,加快电力市场建设。上海市发展改革委会同市经济信息化委、华东能源监管局,组建了由市电力公司、交易中心、发电企业、研究机构组成的现货专班,开展规则编制和技术系统建设等各项工作。202
北极星氢能网获悉,近期,浙江氢动携其成熟的氢能物流解决方案亮相台州临海,正式启动氢能冷链物流场景的深度开发,并参加台州湾氢能研究院揭牌仪式,标志着氢能零碳物流走廊建设向台州湾延伸的重要突破。深耕长三角市场的浙江氢动,已构建起以宁波为中心的氢能物流生态圈,累计投放百辆氢燃料电池车,
北极星氢能网获悉,2025年5月12日,北京昌平区经信局发布了《关于2024年度氢能产业资金支持项目拟兑现企业名单公示的通知》。其中有21家氢能企业将获得昌平区2024年度氢能产业资金支持。具体如下所示:根据北京市昌平区此前发布的《昌平区促进氢能产业创新发展支持措施实施细则》,针对技术突破方面的
北极星氢能网获悉,5月13日,上海市宝山区人民政府发布《关于节能减排专项资金-燃料电池汽车示范应用专项资金财政专项补助资金分配结果表》。根据公示,上海宝氢气体工业有限公司获得了316.28万的奖励。
北极星氢能网获悉,5月27日,氢动科技湖北氢动“氢车万里行”汉宜高速氢能冷链示范运行启动活动在国家电投华中氢能产业基地隆重举行,来自政府部门、行业协会、企业代表及专家齐聚一堂,共同见证氢能冷链运输迈向规模化应用的关键一步,为我国“双碳”目标下的绿色物流转型提供创新样本。自2020年国家
北极星储能网讯:5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南,提到新型储能有储能电池本体技术、新型储能系统安全防护与智能测控技术2个方向可以申报。其中,高性能液流电池技术的考核指标为全钒液流电池额定功率≥70kW,体积功率密度≥160kW/m³,储能时长≥4
5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南的通知,通知指出,涉及光伏技术方向有4项:1.新型光伏电池制备技术1.AI同步辐射的钙钛矿光伏材料与器件高通量协同研发与设计技术研究内容:开发60亿+参数的钙钛矿光伏电池专用大语言及材料生成式AI开源科学基础模型
北极星氢能网获悉,5月21日,上海市科学技术委员会发布《2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南》,征集范围包括:绿色燃料、可再生能源、新型储能、新型电力系统。其中绿色燃料领域包括电催化合成氨关键技术、质子交换膜电解水制氢高性能膜电极开发及批量化制造技术、阴离子交换膜电解水制
在新能源行业,从来没有一种电池能解决所有问题。大储追求低度电成本和长循环寿命;工商储注重模块化灵活配置,同时兼顾高安全性和经济性;动力电池聚焦快充、高能量密度和超长循环——不同的场景,对电池性能的要求不甚相同。如果试图用单一技术路线满足所有需求,就像用同一把钥匙开所有的锁,结果只
北极星氢能网获悉,5月12日,重庆市发改委发布市政协提案《关于支持潼南打造“成渝氢走廊”氢能产业基地的建议》答复的函。其中提出,将持续优化重庆氢能产业布局,充分结合渝西地区产业特点和资源优势,支持将潼南区纳入成渝氢走廊等相关规划,强化科技引领,助推潼南打造氢能产业基地。重庆市发改委
“氢车万里行”是全球首次燃料电池汽车跨区域大规模示范活动,旨在通过实车示范、实地加氢、实时监控,综合评估燃料电池汽车在干线物流等典型场景下实际运营效果,为产业发展提供权威参考。近期,燃料电池汽车示范应用支撑办公室向行业广泛征集“氢车万里行”示范线路,共20余家企业上报了近50条示范线
北极星氢能网获悉,5月9日,内蒙古包头市九原区发改委发布包头市氢通工业制造有限公司提交的年产5000套氢燃料电池系统制造基地(一期)工业项目备案(发改)项目,符合产业政策和市场准入标准,准予备案。总投资9.1亿元,其中自有资金5亿元,其他资金4.1亿元,规划标准化厂房的提升改造,氢能产业的燃料
北极星氢能网获悉,近日,国家电投氢能公司发布《国家电投集团氢能科技发展有限公司氢腾LITE燃料电池系统空压机采购竞争性谈判公告》。公告显示,国家电投氢能公司采购1200台氢腾LITE燃料电池空压机。
北极星氢能网获悉,5月6日,荣程新能(天津)氢能科技有限公司成功中标鞍钢汽车运输有限责任公司的6×4氢燃料电池重卡牵引车租赁项目,标志着荣程新能集团东北布局战略启航。本次合作的氢能运输场景为鞍钢(沈阳)钢材加工配送中心-鞍钢蒂森克虏伯汽车钢(大连基地)线路,经沈大高速,运输钢材产品,
近日,香港特别行政区环境及生态局领导的氢能源跨部门工作小组原则性批准新增八个氢燃料试验项目。其中,由国际新能源产业联盟有限公司、永达货运贸易有限公司等企业联合申报的氢燃料电池货车跨境运输项目成功获批。该项目计划投入10辆搭载国鸿氢能氢燃料电池系统的跨境运输货车。该系统具有高效能、低
北极星氢能网获悉,5月8日,国家市场监督管理总局发布研制制氢加氢环节涉氢产品相关国家标准及研制典型储运氢特种设备关键测试技术与基本安全要求中标结果公告。相关链接:国家出手!氢能产品标准研制全面启动、国家市场监管总局:氢能储运设备关键测试与安全规范中国标准化研究院中标研制制氢加氢环节
2025年4月23日,由北极星电力网联合北京碳中和学会共同主办的“2025第二届绿氢产业创新发展大会”在南京盛大召开。本届大会以“共享绿色能源新机遇共创绿氢时代新未来”为主题,吸引了来自国家及地方政府部门、能源电力集团、氢能装备制造企业、科研院所及金融机构等多位代表参会,会议围绕氢能政策导
北极星氢能网获悉,3月27日,兰石重装发布《2024年年度报告及摘要》等17项议案。2025年兰石重装将围绕“三优四强一加力”产业发展方向,持续做优传统优势产业,做强以“核氢光储”新能源装备、智能金属压延装备、高效节能换热装备、高温合金新材料为主的战略性新兴产业,加力发展以工程咨询和设计服务
近年来,随着“双碳”目标推进实施,我国氢能产业发展驶入“快车道”,以燃料电池汽车为代表的交通领域成为重要突破口之一。“截至2024年底,全国氢能车数量不足3万辆,其中80%以上为商用车。”国家氢能中心主任邓波介绍,因具有重量轻、导热性强、发热值高、清洁低碳、可回收利用等特性,氢能已成为
北极星氢能网获悉,近日,2025年第十届中国能源发展与创新论坛在北京召开,三一氢能与湖南汽车制造有限公司联合打造的2000公斤级制氢加氢一体站荣获十四五能源创新案例。三一氢能总经理饶洪宇受邀出席此次大会,并发表《制氢装备高质量发展之路》主题演讲。饶洪宇在会上指出,当前大基地绿氢示范项目正
近日,广东盛氢制氢设备有限公司(以下简称“盛氢制氢”)与北京某氢能技术检测机构企业、上海某氢能研究院达成订单合作,成功签订8套电解槽设备,为其提供定制化电解水制氢设备及配套服务,标志着盛氢制氢在氢能产业链上游技术验证与安全监控领域的服务能力再获行业认可。双方将围绕设备能效优化、氢
北极星氢能网获悉,2月10日,国内首架吨级液氢电动垂直起降无人机日前在当地试飞成功。这是陕西在液氢应用领域取得的重大突破。据介绍,此次试飞的是吨级液氢电动垂直起降无人机,地点位于凤翔高新技术产业开发区西交大低温液氢试验基地内。试验由西安交通大学能动学院领衔,试飞的无人机由陕西、北京
氢能作为一种绿色低碳的二次能源,正逐渐成为推动全球经济绿色转型的关键力量,被人们称为“终极能源”。近年来,中国氢能行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。据北极星氢能网不完全统计,2024年我国共出台122条氢能相关政策,以推动氢能产业健康、有序发展。顶层设计,国家政策频出
北极星氢能网获悉,2025年1月9日,国内首个液氢驱动的吨级eVTOL无人飞行器由陕西同尘和光低温科技有限公司(以下简称“同尘低温”)在陕西宝鸡凤翔高新区成功试飞。此次试飞的成功,不仅标志着同尘低温在液氢应用领域取得重大突破,更为我国液氢商业化和低空经济发展开辟了新的可能性。本次试飞由同尘
北极星氢能网获悉,近日,由未势能源与利源集团合资企业——未势利源配套的30辆宇通氢燃料电池重卡正式在河南安阳投入运营,主要用于为利源集团提供焦炭运输服务。该批投运车辆全部为49吨级氢燃料电池重卡,由未势能源和宇通商用车联合开发,搭载未势利源最新迭代推出的120kW商用车燃料电池发动机,具
原文如下:邯郸市人民政府关于印发邯郸市氢能产业发展规划(2024—2035年)的通知各县(市、区)人民政府,邯郸经济技术开发区、冀南新区管委会,市对口有关单位,市政府有关部门:现将《邯郸市氢能产业发展规划(2024—2035年)》印发给你们,请结合实际,认真贯彻执行。邯郸市人民政府2024年9月28日
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!