在新能源的政策東風(fēng)引導(dǎo)下，從混合動(dòng)力到純電動(dòng)車，當(dāng)“汽車”成為不再依賴石油的新型交通工具，“汽車”這個(gè)詞也變得越來越“名不符實(shí)”了。就在純電動(dòng)車市場保有量一路攀升的同時(shí)，又一種汽車的燃料能源新選擇進(jìn)入人們的視野——氫能源。
有說法稱，對于有著很大碰撞風(fēng)險(xiǎn)的汽車來說，氫燃料電池汽車上的高壓氫氣瓶仿佛一個(gè)潛在的“炸彈”。由此，很多人認(rèn)為氫燃料電池汽車并不安全。這些擔(dān)心是否真的有必要呢？
氫燃料電池讓汽車跑起來
氫能作為一種燃料被運(yùn)用其實(shí)已經(jīng)不是一件新鮮事。
之所以選擇氫能，最重要的原因在于其燃燒熱值非常高，相當(dāng)于同等質(zhì)量汽油的3倍，且氫能來源廣泛，燃燒產(chǎn)物是水，清潔無污染，能夠滿足人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。
雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但不可否認(rèn)，一些劣勢也影響了對它的直接運(yùn)用。
氫氣不僅具有非常寬的燃燒界限，并且其點(diǎn)火能量非常低，僅需要0.02兆焦耳，遠(yuǎn)小于汽油和天然氣的點(diǎn)火能量。專家介紹，以內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行氫能的利用，氫氣與空氣壓縮混合后在氣缸內(nèi)燃燒，然后將其蘊(yùn)含的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)能的輸出。
但這種方式不僅能源轉(zhuǎn)換效率不高，而且由于氫氣的特質(zhì)，還有易發(fā)生氫內(nèi)燃機(jī)早燃、回火以及爆燃等弊端，對氫能的安全利用帶來挑戰(zhàn)。
為了更為安全高效地將氫能運(yùn)用到交通領(lǐng)域，人們轉(zhuǎn)向開發(fā)相對更安全的氫燃料電池，將氫能的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能。河北科技大學(xué)材料學(xué)院教授王波說，氫燃料電池的工作原理是將氫氣的燃燒反應(yīng)拆分成兩個(gè)半反應(yīng)，利用兩個(gè)半反應(yīng)之間的電位差實(shí)現(xiàn)電能輸出的一種能源轉(zhuǎn)化。
王波進(jìn)一步解釋，在燃料電池中，空氣和氫氣不會(huì)直接接觸，而是通過正負(fù)極分別發(fā)生還原和氧化反應(yīng)，完成氫氣的“燃燒”。通過這種方式，不僅可以避免空氣和氫氣的接觸燃燒，保證氫氣的使用安全，還能直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，提高能源轉(zhuǎn)換效率。
隨著燃料電池的發(fā)展，氫能源汽車，即氫燃料電池汽車被越來越多地開發(fā)。
安全性有保障
雖然氫燃料電池避免了氫氣和空氣的直接接觸，但是對于有著很大碰撞風(fēng)險(xiǎn)的汽車來說，氫燃料電池汽車上的高壓氫氣瓶仿佛一個(gè)潛在的“炸彈”，它的安全是否能夠得到保障呢？
“事實(shí)上，氫燃料電池汽車具有非常高的安全性，在出廠前每一輛氫燃料電池車都需要經(jīng)過非常嚴(yán)格的檢測流程。”業(yè)內(nèi)人士表示，車中高壓氫氣瓶的安全性和可靠性需要經(jīng)過全面的設(shè)計(jì)和測試，達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)陌踩运?。?015年氫燃料電池汽車上市以來，截至目前，并沒發(fā)生過因氫氣泄漏而引發(fā)的事故。
“氫氣是比空氣輕14倍的氣體，具有較大的浮力和較強(qiáng)的擴(kuò)散性，就算發(fā)生泄漏，氫氣也會(huì)立即擴(kuò)散到空氣中。”王波表示，在空曠的地方，即便是在汽車起火的情況下，泄漏的氫氣發(fā)生燃燒的可能性也非常低。
有專業(yè)人士曾對泄漏的氫燃料電池汽車和傳統(tǒng)燃油汽車進(jìn)行了人為點(diǎn)火試驗(yàn)。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于具有非?？斓南蛏蠑U(kuò)散速度，氫氣火焰呈火炬狀且隨著氫氣量的減少越來越小。相比之下，由于汽油比空氣重，在發(fā)生燃燒后會(huì)在車底形成一個(gè)大火球直至將汽車燒光。
因此，即便是車輛出現(xiàn)燃燒的情況，氫燃料電池汽車在空曠的路上發(fā)生爆炸的可能性也非常低。
“當(dāng)然，不可避免的是，在非常特殊的情況下，富含氫的封閉環(huán)境的確可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。”但專家也表示，對于車庫或隧道這些相對密閉的空間而言，其氣流依舊流通，氫氣泄漏導(dǎo)致爆炸的可能性也會(huì)非常小。
此外，氫燃料電池汽車所用的高壓氫氣瓶采用纖維纏繞復(fù)合材料來保障罐體的強(qiáng)度和剛度。據(jù)介紹，單位重量的碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度是鋼材的6倍，其剛度是鋼材的4倍。因此，碳纖維復(fù)合材料比鋼材更輕、更可靠。在1.8米的落差測試實(shí)驗(yàn)中，高壓氫氣瓶并沒有受到損壞。同時(shí)在槍擊和碰撞試驗(yàn)后，高壓氫氣瓶僅僅是噴射出了所有的氫氣，而氫氣則快速地?cái)U(kuò)散到了空氣中，也并未發(fā)生爆炸。 （河北日報(bào)）
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