摘 要：采用氫氣作為燃料的電池汽車其火災(zāi)事故的防范重點(diǎn)就是防止氫氣的泄漏及防靜電。燃料電池車自身的防火安全包括氫供應(yīng)系統(tǒng)、整車用氫系統(tǒng)及車庫安全，以防泄漏、防靜電、電氣防爆為主。參照國內(nèi)外相應(yīng)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃料電池加氫站防火間距設(shè)計(jì)。介紹電力設(shè)施的區(qū)域劃分及安全措施。
???? 關(guān)鍵詞：消防；氫能源；燃料電池；安全措施
???? 中圖分類號(hào)：X921，TU998．1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B
??? 文章編號(hào)：1009-0029(2O1O)11-1019 -03
???
??? 當(dāng)前，能源和環(huán)境問題正成為制約各國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要因素。作為世界上僅次于石油化工的第二大產(chǎn)業(yè)-- 汽車工業(yè)也因此在悄然發(fā)生改變，一種以氫氣為燃料的燃料電池汽車正成為該行業(yè)的發(fā)展方向，從而備受世界各國政府及產(chǎn)業(yè)界的高度重視。傳統(tǒng)的汽車以汽
??? 油、柴油等為燃料，不僅消耗了大量的石油資源，而且汽車尾氣中所含的碳氧化合物、氮氧化物和一氧化碳等對(duì)大氣環(huán)境也造成了嚴(yán)重的污染。以氫氣為燃料的燃料電池汽車改變了這種現(xiàn)狀。氫氣是一種高效、清潔的能源，它可由水中制取，資源豐富；其燃燒熱值高，燃燒產(chǎn)物也是水，是世界上最干凈的能源，而且還可循環(huán)利用，是一種理想的傳統(tǒng)能源替代物。因此，這種以氫氣為能源的燃料電池車具有高能效、零排放的特點(diǎn)，使其成為新一代汽車的發(fā)展方向。
??? 然而，氫氣是一種易燃易爆氣體，在應(yīng)用燃料電池的同時(shí)如何做好消防安全及防火、防爆工作也成為該項(xiàng)新技術(shù)推廣是否成功的一個(gè)重要方面。對(duì)此，筆者從消防安全、防火防爆的角度，就氫能源及燃料電池汽車的發(fā)展現(xiàn)狀、火災(zāi)危險(xiǎn)性方面進(jìn)行了闡述，提出了應(yīng)采取的措施及對(duì)策。
??? 1 氫能源與燃料電池車的開發(fā)
??? 1．1 氫能的優(yōu)點(diǎn)及開發(fā)
??? 將氫氣冷卻至-240°C以下，再經(jīng)過加壓，氫就變成一種無色的液體。液態(tài)氫是火箭、火車、飛機(jī)、輪船、汽車等的極佳燃料。用作汽車燃料時(shí)，110 km 只需消耗5 kg氫氣，基本上是傳統(tǒng)汽車使用汽油量的1／3。就氫氣的能效而言，其不僅有放熱效率高、清潔、可以循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，而且其質(zhì)量輕、密度小，便于運(yùn)送和攜帶，容易儲(chǔ)藏，與難儲(chǔ)存的電相比，優(yōu)越性更為顯著。它的用途也極為廣泛，不但能燃燒生熱，而且還可以產(chǎn)生化學(xué)能，并作為吸熱的工質(zhì)等。
??? 傳統(tǒng)的制氫方法有電解水制氫及高壓、高溫制氫，都需要消耗大量的電能和煤或天然氣，消耗的能量比燃燒這種燃料所產(chǎn)生的能量還要多。這種昂貴的代價(jià)使其只適用于專門用途，如推進(jìn)太空火箭或在航天器中維持燃料電池。經(jīng)過多年的研究，科研人員已尋找出兩種較為方便的制氫方法：一是光電化學(xué)電池分解水制氫，該方法利用太陽光照射到半導(dǎo)體氧化鈦表面時(shí)產(chǎn)生的電流使水分解，產(chǎn)生氫氣，有效率達(dá)12％ ；二是生物制氫，通過人工模仿植物光合作用分解水制取氫氣，其轉(zhuǎn)化效率高達(dá)75％。此外，還可利用微生物產(chǎn)生氫氣。這些方法解了過去制氫技術(shù)中所需的昂貴代價(jià)，使之有可能成為一種能廣泛應(yīng)用的新能源。但氫的密度很低、體積大，要縮小體積，需在一252℃的極低溫和高壓下進(jìn)行，僅此一項(xiàng)作業(yè)就要消耗大量的能源。因此，在研制用氫作燃料的汽車和飛機(jī)的過程中，開發(fā)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存氫氣的技術(shù)也還有待進(jìn)一步解決。
??? 1．2 燃料電池汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
??? 燃料電池汽車技術(shù)與傳統(tǒng)汽車、純電動(dòng)汽車技術(shù)相比，具有效率高、續(xù)駛里程長、綠色環(huán)保、過載能力強(qiáng)、低噪音及設(shè)計(jì)方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。目前車用燃料電池的燃料來源主要有兩種，一是直接用氫，二是車載制氫技術(shù)。因這兩種方法存在諸多不同的技術(shù)路線，因此，什么樣的氫能源最適合用于燃料電池汽車的問題一直以來都是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。國外部分國家采用直接用氫技術(shù)，其氫氣存儲(chǔ)壓力可高達(dá)70 MPa；也有的采用車載制氫技術(shù)。在我國，以同濟(jì)大學(xué)和清華大學(xué)為主與相關(guān)汽車廠合作研制出的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、具有電氫混合動(dòng)力系統(tǒng)特點(diǎn)的“超越系列”燃料電池轎車也是采用直接用氫技術(shù)，這些車輛參加了2008北京奧運(yùn)會(huì)的示范運(yùn)行，2010年上海世博會(huì)期間，除了6輛燃料電池公共汽車外，還有100輛燃料電池觀光車和90輛燃料電池轎車一起投入示范運(yùn)行，這是中國最大規(guī)模的燃料電池汽車集中示范，其示范規(guī)模和示范周期在全球范圍也是名列前茅的。此外，氫燃料電池汽車的研發(fā)也得到了世界能源公司和氣體公司的支持。能源企業(yè)投入巨額資金主要進(jìn)行加氫設(shè)施相關(guān)技術(shù)開發(fā)和示范。如林德公司2005年在歐洲燃料電池和氫能經(jīng)濟(jì)平臺(tái)年會(huì)上宣稱將在德國的氫能環(huán)形公路上建立40座加氫站，公路將逐漸擴(kuò)展至歐洲其他20個(gè)城市，并達(dá)到10 000 km 的長度。為了保障燃料電池汽車在上海世博會(huì)期間的示范運(yùn)行，在世博園區(qū)附近建設(shè)了一座新的固定加氫站和兩個(gè)移動(dòng)加氫站，從而在上海建成了由兩個(gè)固定加氫站和兩個(gè)移動(dòng)加氫站組成的全國首個(gè)氫基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。
??? 1．3 燃料電池車的供氫系統(tǒng)
??? 我國第一輛原型車車載高壓氫氣儲(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng)由儲(chǔ)氫瓶組、壓力表、濾清器、減壓器、單向間、電磁閥、手動(dòng)截止閥及管路等組成。在給儲(chǔ)氣瓶組加氫氣時(shí)，加氫站的壓縮氫氣由壓力表、加氣機(jī)，經(jīng)客車中部的管路、三通、單向閥和管路，到達(dá)匯流排，由匯流排進(jìn)入儲(chǔ)氣瓶組。當(dāng)燃料電池用氫氣時(shí)，壓縮氫氣由儲(chǔ)氣瓶組經(jīng)匯流排、電磁閥和三通到達(dá)管路。管路的氫氣再經(jīng)過壓力表和附件氣路、客車后部的濾清器和減壓器，到達(dá)燃料電池。
??? 2 氫氣及燃料電池車的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析
??? 氫氣屬于火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲類的易燃?xì)怏w，具有易燃易爆的特性。一旦點(diǎn)燃，燃燒速度極快，燃燒熱值高。因此，在燃料電池車的使用中，一旦在氫氣的制取、儲(chǔ)存及裝卸過程中發(fā)生泄漏，它可與空氣混合形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會(huì)發(fā)生爆炸，十分危險(xiǎn)。就氫氣的運(yùn)輸管道而言，也存在一定的危險(xiǎn)性。在高壓作用下，氫氣能滲透到金屬設(shè)備的碳素中而引起金屬管道及儲(chǔ)存設(shè)備的“氫脆”破壞，使儲(chǔ)存設(shè)備和傳輸管道的塑性和強(qiáng)度急劇下降，導(dǎo)致設(shè)備損壞，引發(fā)泄漏。同時(shí)，因高壓作用，泄漏時(shí)氫氣從管口或縫隙處高速噴出會(huì)產(chǎn)生靜電，靜電荷的產(chǎn)生與其噴出時(shí)的流速存在同比關(guān)系，當(dāng)靜電荷達(dá)到一定值時(shí)也會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸。此外，氫氣的帶電性致使氫氣儲(chǔ)罐的出口處及輸氣管道處易發(fā)生靜電積聚放電現(xiàn)象，這會(huì)成為氫氣火災(zāi)爆炸事故的引火源，當(dāng)儲(chǔ)罐及輸氣管道的接地裝置發(fā)生故障時(shí)，極易引發(fā)火災(zāi)及爆炸事故。因此，采用氫氣作為燃料的電池汽車其火災(zāi)事故的防范重點(diǎn)就是氫氣的泄漏及防靜電。
??? 3 燃料電池車自身的防火安全對(duì)策
??? 燃料電池車自身的防火安全可從氫供應(yīng)系統(tǒng)、整車用氫系統(tǒng)及車庫安全等來考慮，以防泄漏、防靜電、電氣防爆為主。