4月16日,北京市豐臺區(qū)南四環(huán)永外大紅門西馬廠甲14號院內儲能電站起火,再一次將電池安全問題推上了輿論的風口浪尖。
近年來,電動汽車和儲能電站的起火、爆炸事故頻頻吸引公眾視線,讓鋰電池的安全風險不斷引起爭議,安全問題成為儲能行業(yè)始終無法繞開的瓶頸。
氫促匯了解到,在鋰電安全備受爭議的同時,許多網友也表達了對氫能的疑慮。事實上,對比鋰電池和氫燃料電池運行過程的本質差異,就會發(fā)現,公眾的擔憂其實duck不必,氫燃料電池的安全性是有保障的。
鋰電池為什么頻頻“失火”?
為什么鋰電池會頻頻發(fā)生起火甚至爆炸的事故?對此,氫促匯向業(yè)內專家進行了請教。
氫促匯了解到,鋰電池發(fā)生著火事故的原因是多方面的,首要的問題在于電池質量之間的差異,電池從生產到出廠,都必須經過安全指標的測試,而通過測試也不代表電池一定不會著火,關鍵在于使用過程中的安全管理。
鋰離子電池是一個高能量體,在運行過程中如果出現一些小故障,當這些小故障積累起來,安全風險就會變大,所以在運行過程中的安全監(jiān)測非常重要。
電池應用于儲能,需要經過多個環(huán)節(jié),形成系統(tǒng)集成。從電芯到模組,再到電池包,其中每一個環(huán)節(jié)都有可能出現故障,故障不一定是電池引起的,也可能是成組和散熱設計等原因,使熱量未能及時散失,最終經過積累就可能走向失控。此外,在使用的過程中,如果電池系統(tǒng)處于高溫環(huán)境中,或者在外力作用下發(fā)生碰撞,也增加了熱失控風險。
專家向氫促匯介紹,在近700℃的溫度下,鋰電池中的電解液、隔膜都可能因正極中活性氧放出而引燃爆炸。對于大規(guī)模儲能電站,模組之間的金屬或陶瓷隔段,以及將電池組浸泡在液體冷卻劑防止過熱等安全措施非常重要。
氫燃料電池安全的“底氣”何在?
燃料電池的本質是一種將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發(fā)電裝置,其核心部件是作為化學反應“場所”的電堆,電堆是將雙極板與膜電極(包括催化劑、質子交換膜、氣體擴散層)交替疊合,各單體之間嵌入密封件構成。
氫燃料電池基本原理是電解水的逆反應,其化學方程式如下:
2H2+O2=2H2O
在化學反應的過程中,氫和氧分別被供給陽極和陰極,氫通過陽極向外擴散和電解質發(fā)生反應后,放出電子通過外部的負載到達陰極。同時,失去電子的氫(質子)通過質子交換膜,與陰極的氧以及電子結合生成水。
除了發(fā)生上述化學反應的場所——作為核心部件的電堆,燃料電池動力系統(tǒng)還包含了空壓機、儲氫瓶系統(tǒng)、氫氣循環(huán)泵等其它組件。專家向氫促匯表示,和鋰電池不同,用來發(fā)電的氫氣和電池是分開的,系統(tǒng)按照電池需要的量供應氫氣,如果出現故障,將氫氣閥門關掉即可。
事實上,任何能源都有一定的安全性問題,只要在使用過程中,根據其基本特性,通過科學設計,合理使用,就會避免或者降低其危害,為人類的發(fā)展提供能量。對于氫燃料電池,國內外都制定了很多標準和規(guī)范,其中多數是針對安全性的規(guī)定。
在交通應用領域,目前,各企業(yè)在燃料電池汽車上采取的安全措施,經過多年的實際示范運營證明是可靠的。隨著燃料電池成本下降和性能不斷提高,燃料電池汽車的商業(yè)化、規(guī)模化、產業(yè)化將是未來的發(fā)展趨勢。
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