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
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??? 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。