Анализ безопасности водорода для автомобилей на топливных элементах

Анализ безопасности водорода для автомобилей на топливных элементах

Водородная энергетика, как чистая, эффективная, безопасная и устойчивая новая энергия, считается самой чистой энергией с наибольшим потенциалом развития в 21 веке и является стратегическим направлением развития энергетики.

1. Безопасен ли водород?

Показатели безопасности не ниже, чем у обычного топлива, и могут соответствовать требованиям применения.

Характеристики водорода анализируются следующим образом.

Скорость утечки водорода выше, чем у обычного топлива, но общая энергия утечки невелика.

Водород имеет высокий коэффициент диффузии и плавучесть, а при утечке его концентрация может быстро снижаться.

Диапазон пределов взрыва водорода широк, но энергия взрыва очень мала и не образует густого дыма и дымки.

Водородное охрупчивание может вызвать растрескивание металла, чего можно избежать, выбрав соответствующие материалы для защиты.

2. Безопасно ли хранение и транспортировка водорода?

В основном транспортируется газоводородными прицепами с соблюдением безупречных мер безопасности от заправки до хранения и транспортировки.

Основными способами транспортировки водорода являются: трейлерная транспортировка газоводорода (трубный прицеп), трубопроводная транспортировка газоводорода (трубопровод) и автоцистерна для перевозки жидкого водорода (автовоз). Из текущего спроса водородных станций на расстояние транспортировки (<500 км, подходит 200 км) и масштабе транспортировки (10 тонн/день), лучшим способом транспортировки водорода по-прежнему остается газоводородный прицеп.

Процесс работы газоводородной прицепной системы следующий:

Пустой газовый водородный прицеп наполняется водородом на централизованном заводе по производству водорода до полной загрузки, а затем автомобиль едет на водородную станцию, непосредственно выгружает трубчатый контейнер для хранения на транспортном средстве в качестве складского оборудования водородной станции и забирает «пустой» трубчатый контейнер, первоначально находившийся на водородной станции, и транспортирует его обратно на централизованный производственный завод, чтобы начать новый цикл загрузки.

Метод наполнения водородом
Чтобы сжать водород с давлением 7 кПа при комнатной температуре до 35 МПа или даже выше в несколько этапов для заправки транспортных средств с длинными трубами водородом, весь процесс заправки водородом очень сложен, включая компрессоры, системы консервирования и другие звенья, имеющие соответствующие меры безопасности.

3. Есть топливный элемент транспортные средства безопасны?
Конструкция завершена и обеспечивает всестороннюю защиту, а фактическая работа безопасна и эффективна.

3.1

Бортовая система подачи водорода: совместная работа конструкции и материалов обеспечивает многочисленные гарантии безопасности использования водорода.

Бортовая система подачи водорода является важной частью автомобилей на топливных элементах. Его основная функция заключается в обеспечении стабильного давления водорода в системе топливных элементов, а его меры безопасности в основном основаны на предотвращении и мониторинге.

С точки зрения технического проектирования: бортовая система подачи водорода в основном состоит из баллонов для хранения водорода под высоким давлением, заправочных отверстий, односторонних клапанов, предохранительных клапанов, перепускных клапанов, редукционных клапанов, электромагнитных клапанов, теплового тромба, давления. датчики температуры и трубопроводы водорода. Он не только имеет такие функции, как защита от перегрева, сигнализация низкого давления, защита от избыточного давления и защита от перегрузки по току, но также учитывает безопасность столкновений и контроль утечки водорода.

С точки зрения производства компонентов: баллоны с водородом и системные трубопроводы, используемые для хранения водорода, предъявляют высокие требования из-за водородного охрупчивания и других причин. Выбор подходящих материалов и защитных конструкций имеет решающее значение для безопасности системы хранения водорода.
Материал баллона для хранения водорода: баллон для хранения водорода под высоким давлением из алюминиевого сплава, баллон для хранения водорода под высоким давлением, легкий вес, высокая плотность хранения водорода, отличная прочность и ударопрочность;

Защита резервуара для хранения водорода: имеет цельную конструкцию, вся рама объединяет резервуар с водородом в сборку рамы через 3 поперечины и 2 продольные балки, чтобы гарантировать, что динамическое смещение резервуара для хранения водорода под высоким давлением не будет слишком большим во время столкновения. во избежание поломки;
Трубопровод водородной системы: большинство водородных трубопроводов изготовлены из нержавеющей стали 316, которая имеет выдающиеся свойства на растяжение, усталостные свойства и свойства расширения старых трещин в водороде, а также хорошую стойкость к водородному охрупчиванию;

Конструкция газопровода: направление выброса водорода из газопровода вдоль передней и задней части днища автомобиля, что может защитить кабину от воздействия пламени.

3.2 Транспортное средство на топливных элементах: со строгими эксплуатационными испытаниями и тщательной системой контроля содержания водорода.
Разнообразные тесты безопасности могут гарантировать безопасность и стабильность транспортных средств на топливных элементах, когда они покидают завод: помимо обеспечения безопасности бортовой водородной системы, при разработке энергетических систем транспортных средств на топливных элементах применяются соответствующие тесты безопасности. Транспортные средства на топливных элементах должны пройти многочисленные испытания на безопасность, прежде чем покинуть завод.

4. Безопасно ли транспортное средство при авариях и экстремальных ситуациях?

Баллоны для хранения водорода нелегко лопнуть при возгорании, а утечка водорода в замкнутом пространстве вряд ли приведет к взрыву.

Водородная безопасность
Существует множество практических испытаний безопасности баллонов для хранения водорода в различных условиях. Безопасность водородной энергетики гарантирована технологией хранения и использования водорода.

5. Безопасна ли инфраструктура заправки водородом?
Существуют соответствующие технические спецификации, которые помогут ускорить совершенствование системы отраслевых стандартов.

Водородные заправочные станции являются важной частью построения будущей сети транспортных средств на топливных элементах.

Безопасная конструкция водородные заправочные станции необходимо установить соответствующие технические условия исходя из состава оборудования и режима заправки водородом самой водородной заправочной станции. Более 10 стран мира сформулировали правила заправки водородными заправочными станциями, включая Японию, США и Великобританию. В 2010 году моя страна также обнародовала «Технические спецификации для водородных заправочных станций» (GB50516-2010). Содержащиеся в них стандарты и требования в основном относятся к стандартам станций по производству водорода в сочетании с первоначальным «Кодексом противопожарной защиты зданий», который совместно руководство строительством отечественных водородных заправочных станций.
Безопасность устройства для заправки водородом: заправочный пистолет блокируется электромагнитным механизмом после подключения к газозаправочному отверстию автомобиля, и его безопасность сравнима с безопасностью зарядного разъема электромобиля. Электромагнитный клапан трубопровода может эффективно предотвращать попадание газа в батарею при заполнении газового баллона.
В целом: из-за быстрой диффузии водорода, даже в случае утечки, он будет в основном диффундировать вертикально и не распространяться на окружающие территории. А в случае воспламенения и взрыва облака легковоспламеняющегося газа, если расположение объектов на станции соответствует правилам безопасного расстояния и разумно установлена взрывобезопасная стена, это может гарантировать, что объем и воздействие аварии находятся в ограниченном диапазоне, что указывает на то, что строительные характеристики водородной заправочной станции являются разумными и эффективными и могут обеспечить ее общую безопасность.