氫氣作為一種新型的能源，盡管大眾對其名稱很熟悉，但是對其使用過程中的一些安全保障還不夠了解，部分民眾談“氫”色變，甚至形容氫燃料車輛為移動的“氫彈”，引起這樣的擔憂主要來自于以下幾個基本的認知：

1.國之重器”氫彈“真的是威力無比，一旦投入使用能帶來毀滅性的災難。

2.氫氣的爆炸極限為4%~75%，比較寬泛容易發生燃爆。

3.氫氣分子量小，密度低。容易滲透到存儲材料里面，發生所謂的“氫脆”，氫脆會導致容器脆化，造成破裂或泄露，會引發進一步的災難。

4.車載氣瓶壓力大。35/70MPa,高壓本身會有一定的危險性。在車輛高速行駛過程中發生碰撞等極端情況下可能會發生爆炸等狀況。

以下我們就從這幾個層面展開一些簡單的論述。

一、氫彈。又稱熱核武器，屬于核武器的一種。主要利用氫的同位素（氘、氚）的核聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞，屬于威力強大的大規模殺傷性武器。核聚變（nuclear fusion），是指由質量小的原子核（一般指氘），在極高的溫度和壓力下核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核（如氦），由于中子不帶電，因此能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來，大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。車載用氫只有單一的高純氫（一般純度為99.99%以上），不存在核聚變的條件和環境，如果氫彈那么容易制造，也不可能成為“大國重器”了。所以不要再說車載氫瓶是移動的“氫彈”了，就當打個比方都有點兒欠妥。

氫彈爆炸圖

二、易燃易爆。根據爆炸理論，可燃氣體在空氣中燃爆必須具備以下條件：一是可燃氣體與空氣形成的混合物濃度達到爆炸極限，形成爆炸性混合氣；二是有能夠點燃爆炸性混合氣的點火源。因為氫氣自然界密度最小，具有很強的逃逸性，車輛在空曠的戶外行駛狀態下幾乎是不可能滿足第一個條件的，在空曠的狀態下形不成聚集。但在相對密閉不利于擴散的空間比如車庫等場所，如果發生泄漏理論上存在爆炸的風險。下圖左圖為氫氣泄漏著火圖片，右圖為汽油泄漏著火圖片。

開闊地燃燒對比實驗

三、氫脆。氫脆是指在有氫的環境中，因為氫原子的介入，而使得材料的強度顯著降低的過程。具體形成原因：由于氫是元素周期表中最小的原子，氫原子很容易進入金屬并在晶格中移動，氫原子可以在一些晶格缺陷中重新化合為氫氣分子，氫氣分子的體積是氫原子的26倍，從而在材料內部產生高達1000bar的壓力，從而導致材料的缺陷和延遲裂縫導致材料強度降低。氫脆對于金屬材料來說幾乎沒法避免，但高性能強度的材料如316不銹鋼、鋁合金6061等對氫脆有較好的抑制作用，在III 型氫氣瓶的國標GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》里面明確規定，氣瓶內膽只能用鋁合金6601，并且做出了明確的材料成分要求。IV型瓶的團標T/CATSI 02007—2020《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》明確規定采用聚乙烯、聚酰胺或改性聚酰胺，并對材料與氫氣的相容性做了具體要求；瓶閥座部分則明確采用鋁合金6061或者奧氏體S31603（316不銹鋼）。關于材料的性能在標準界定如下：

指定材料要求

氫脆形成機理示意

四、氫燃料電池車載高壓氫氣瓶的安全。在第二部分提到的兩個規范里面都對氫氣瓶的設計、材料、工藝、公差以及型式認證和合格測試做了明確的定義，常規項目我們不再討論，下面重點說明三項可能和車輛行駛途中意外狀況的情形。題外說明：氫氣瓶閥是個非常重要的部件，進氣、排氣、電磁開關、TPRD等功能集成在一體的一體閥。曾經何時我們都依賴于進口。目前國內研發試制已經有了初步的成果，上海舜華研制的閥門已經獲得德國交通部KBA型式認證；長城汽車的瓶閥已經試制完成，接近量產狀態。

氣瓶安全測試項目表

1.火燒：如表格所示，在規定的時間內升到指定的溫度，瓶閥根據感受到的溫度PRD功能開啟，氫氣自動泄掉為合格。說明：TPRD閥門由于溫度升高會自動熔斷閥門會打開，讓氫氣自動排空。有效模擬車輛在發生燃燒事故狀態下應急措施的有效性。

火燒實驗參數表

火燒后未發生爆炸

2.槍擊：氣瓶內填充氫氣（或氮氣、氦氣）到公稱工作壓力（35MPa/70MPa），然后直徑為7.62的穿甲彈以850米/秒的速度90度方向射擊（射擊距離≤45m）；或采用維氏硬度≥870HV，直徑為6.08~7.62mm，質量為3.8~9.75kg的錐形鋼制子彈以850米/秒的速度90度方向射擊，射擊能量≥3300J。合規條件為不發生破裂。

槍擊實驗具體參數要求

槍擊未發生爆炸圖片

3.跌落：在1.8米的高度，不同的角度，保證在氣瓶在具有等于或大于488J的勢能下撞擊堅硬地面。合規條件為在3000次的跌落循環內不得發生泄漏或瓶體破裂。

跌落要求示意圖

結語：除了以上具體層面的論述外，整體來看它的安全性要優于其他燃料。氫氣和其他傳統燃料相比，與安全相關的物性對比圖如下，

四種常見燃料影響安全性能的示意對比，離坐標中心越遠越安全

另外在整車安全設計范疇內在可能出現泄漏以及可能存在氫氣聚集隱患的位置都有安裝漏氫感測器，會根據氫氣含量PPM會做出相應的應急措施。世上沒有絕對安全的東西，我們需要正確認識，嚴格管理，盡可能對可能出現的隱患或失效模式做出預防和管控，在逐步推廣的過程中展示給大眾，證明給大眾氫能源利用是安全的、可行的！

原文始發于微信公眾號（氫眼所見）：氫燃料車真的是移動的氫彈嗎？