Analisis keselamatan hidrogen untuk kenderaan sel bahan api

Analisis keselamatan hidrogen untuk kenderaan sel bahan api

Tenaga hidrogen, sebagai tenaga baharu yang bersih, cekap, selamat dan mampan, dianggap sebagai tenaga terbersih dengan potensi pembangunan terbesar pada abad ke-21 dan merupakan hala tuju pembangunan tenaga strategik.

1. Adakah hidrogen selamat?

Prestasi keselamatan adalah tidak kurang daripada bahan api biasa dan boleh memenuhi keperluan aplikasi.

Ciri-ciri hidrogen dianalisis seperti berikut.

Kadar kebocoran hidrogen adalah lebih cepat daripada bahan api biasa, tetapi jumlah tenaga kebocoran tidak tinggi.

Hidrogen mempunyai pekali resapan dan daya apungan yang tinggi, dan kepekatan boleh dikurangkan dengan cepat apabila bocor.

Julat had letupan hidrogen adalah luas, tetapi tenaga letupan adalah sangat rendah dan tidak menghasilkan asap tebal dan jerebu.

Kerosakan hidrogen boleh menyebabkan rekahan pengelasan logam, yang boleh dielakkan dengan memilih bahan yang sesuai untuk perlindungan.

2. Adakah penyimpanan dan pengangkutan hidrogen selamat?

Terutamanya diangkut oleh treler gas hidrogen, dengan langkah keselamatan yang sempurna daripada pengisian kepada penyimpanan dan pengangkutan.

Cara utama mengangkut hidrogen ialah: pengangkutan treler gas hidrogen (treler tiub), pengangkutan saluran paip gas hidrogen (saluran paip) dan pengangkutan tangki hidrogen cecair (trak cecair). Daripada permintaan semasa stesen hidrogen untuk jarak pengangkutan (<500km, 200km adalah sesuai) dan skala pengangkutan (10 tan/hari), cara terbaik untuk mengangkut hidrogen ialah treler gas hidrogen.

Proses operasi sistem treler gas hidrogen adalah seperti berikut:

Treler hidrogen gas kosong diisi dengan hidrogen di loji pengeluaran hidrogen berpusat sehingga ia dimuatkan sepenuhnya, dan kemudian kenderaan itu memandu ke stesen hidrogen, terus memunggah bekas simpanan tiub pada kenderaan sebagai peralatan penyimpanan stesen hidrogen, dan mengambil bekas tiub "kosong" yang asalnya terletak di stesen hidrogen dan mengangkutnya kembali ke kilang pengeluaran berpusat untuk memulakan pusingan baharu pemuatan.

Kaedah pengisian hidrogen
Untuk memampatkan hidrogen 7kPa pada suhu bilik kepada 35MPa atau lebih tinggi dalam pelbagai langkah untuk mengisi kenderaan tiub panjang hidrogen, keseluruhan proses pengisian hidrogen adalah sangat rumit, termasuk pemampat, sistem pengetinan dan pautan lain mempunyai langkah keselamatan yang sepadan.

3. Adakah sel bahan api kenderaan selamat?
Reka bentuknya lengkap dan menyediakan perlindungan menyeluruh, dan operasi sebenar adalah selamat dan berkesan.

3.1

Sistem bekalan hidrogen atas kapal: reka bentuk dan bahan bekerjasama untuk mencapai pelbagai jaminan untuk keselamatan hidrogen

Sistem bekalan hidrogen di atas kapal adalah bahagian penting kenderaan sel bahan api. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan hidrogen dengan tekanan yang stabil untuk sistem sel bahan api, dan langkah keselamatannya adalah berdasarkan pencegahan dan pemantauan.

Dari perspektif reka bentuk teknikal: sistem bekalan hidrogen on-board terutamanya terdiri daripada botol simpanan hidrogen tekanan tinggi, port pengisian, injap sehala, injap keselamatan, injap limpahan, injap pengurangan tekanan, injap solenoid, trombus haba, tekanan dan penderia suhu, dan saluran paip hidrogen. Ia bukan sahaja mempunyai fungsi seperti perlindungan lebih suhu, penggera tekanan rendah, perlindungan lebihan tekanan, dan perlindungan lebihan arus, tetapi juga mengambil kira keselamatan perlanggaran dan kawalan kebocoran hidrogen.

Dari perspektif pembuatan komponen: botol hidrogen dan saluran paip sistem yang digunakan untuk menyimpan hidrogen mempunyai keperluan yang tinggi disebabkan oleh kerosakan hidrogen dan sebab-sebab lain. Memilih bahan yang sesuai dan struktur pelindung adalah penting untuk keselamatan sistem penyimpanan hidrogen.
Bahan botol simpanan hidrogen: Pelapik aloi aluminium gentian karbon botol simpanan hidrogen tekanan tinggi, ringan, ketumpatan penyimpanan hidrogen yang tinggi, keliatan yang sangat baik dan rintangan hentaman;

Perlindungan tangki simpanan hidrogen: mengguna pakai reka bentuk penting, keseluruhan bingkai menyepadukan tangki hidrogen ke dalam pemasangan bingkai melalui 3 rasuk silang dan 2 rasuk membujur untuk memastikan anjakan dinamik botol simpanan hidrogen tekanan tinggi tidak akan terlalu besar semasa perlanggaran. untuk mengelakkan pecah;
Talian paip sistem hidrogen: Kebanyakan saluran paip hidrogen diperbuat daripada keluli tahan karat 316, yang mempunyai sifat tegangan yang luar biasa, sifat kelesuan dan sifat lanjutan retak lama dalam hidrogen, dan rintangan embrittlement hidrogen yang baik;

Reka bentuk paip gas: Arah pelepasan hidrogen dari paip gas adalah di sepanjang arah hadapan dan belakang bahagian bawah kenderaan, yang boleh melindungi kabin daripada terjejas oleh nyalaan.

3.2 Kenderaan sel bahan api: Dengan ujian prestasi yang ketat dan sistem pemantauan hidrogen yang rapat
Ujian keselamatan yang pelbagai boleh memastikan keselamatan dan ketekalan kenderaan sel bahan api apabila mereka meninggalkan kilang: Selain memastikan keselamatan sistem hidrogen atas kapal, ujian keselamatan yang berkaitan digunakan dalam pembangunan sistem kuasa kenderaan sel bahan api. Kenderaan sel bahan api mesti menjalani beberapa ujian keselamatan sebelum meninggalkan kilang.

4. Adakah kenderaan masih selamat dalam menghadapi kemalangan dan situasi yang melampau?

Botol simpanan hidrogen tidak mudah pecah apabila ditembusi oleh api, dan kebocoran hidrogen dalam ruang terkurung tidak mungkin menyebabkan letupan.

Keselamatan hidrogen
Terdapat banyak ujian praktikal mengenai keselamatan botol simpanan hidrogen dalam pelbagai keadaan. Keselamatan tenaga hidrogen sangat terjamin di bawah teknologi penyimpanan dan penggunaan hidrogen.

5. Adakah infrastruktur mengisi minyak hidrogen selamat?
Terdapat spesifikasi teknikal yang berkaitan untuk membimbing, dan mempercepatkan penambahbaikan sistem standard industri.

Stesen mengisi minyak hidrogen adalah bahagian penting dalam membina rangkaian kenderaan sel bahan api masa hadapan.

Reka bentuk keselamatan stesen mengisi minyak hidrogen perlu mewujudkan spesifikasi teknikal yang sepadan berdasarkan komposisi peralatan dan mod mengisi minyak hidrogen stesen mengisi minyak hidrogen itu sendiri. Lebih daripada 10 negara di dunia telah merumuskan peraturan stesen mengisi minyak hidrogen, termasuk Jepun, Amerika Syarikat dan United Kingdom. negara saya juga mengisytiharkan "Spesifikasi Teknikal untuk Stesen Mengisi Bahan Bakar Hidrogen" (GB50516-2010) pada tahun 2010. Piawaian dan keperluan di dalamnya terutamanya merujuk kepada piawaian stesen pengeluaran hidrogen, digabungkan dengan "Kod Perlindungan Kebakaran Reka Bentuk Bangunan", yang bersama-sama membimbing pembinaan stesen mengisi minyak hidrogen domestik.
Keselamatan peranti pengisian hidrogen: Pistol pengisian dikunci oleh mekanisme elektromagnet selepas disambungkan ke pelabuhan pengisian gas kenderaan, dan keselamatannya setanding dengan penyambung pengecasan kenderaan elektrik. Injap solenoid saluran paip dengan berkesan boleh menghalang gas daripada memasuki bateri apabila mengisi silinder gas.
Keseluruhan: Disebabkan oleh resapan hidrogen yang cepat, walaupun kebocoran berlaku, ia akan meresap secara menegak dan tidak merebak ke kawasan sekitar. Dan sekiranya awan gas mudah terbakar dinyalakan dan meletup, selagi susun atur kemudahan di stesen mematuhi peraturan jarak keselamatan dan dinding kalis letupan dipasang dengan munasabah, ia boleh memastikan skop dan kesan kemalangan adalah dalam julat terhad, menunjukkan bahawa spesifikasi pembinaan stesen pengisian hidrogen adalah munasabah dan berkesan, dan boleh memastikan keselamatan keseluruhannya.