最近2年，燃料電池技術(shù)及整車發(fā)展似乎大有超越電動或混動汽車技術(shù)之勢頭2016年豐田mirai燃料電池汽車上市、量產(chǎn)甚至商業(yè)化實際上，對于燃料電池技術(shù)以及整車應(yīng)用，早在10年前就在全球范圍眾多汽車廠商及科研單位所關(guān)注，并時不時的“露出”相關(guān)新技術(shù)獲得驗證、集成燃料電池驅(qū)動技術(shù)的整車進入測試等咨詢，下面我們就來聊聊關(guān)于燃料電池的要點和優(yōu)勢?接下來我們就一起去了解一下吧!

燃料電池的要點和優(yōu)勢

最近2年，燃料電池技術(shù)及整車發(fā)展似乎大有超越電動或混動汽車技術(shù)之勢頭。2016年豐田mirai燃料電池汽車上市、量產(chǎn)甚至商業(yè)化。實際上，對于燃料電池技術(shù)以及整車應(yīng)用，早在10年前就在全球范圍眾多汽車廠商及科研單位所關(guān)注，并時不時的“露出”相關(guān)新技術(shù)獲得驗證、集成燃料電池驅(qū)動技術(shù)的整車進入測試等咨詢。

直到2017年4月，上海車展期間福田汽車集團歐輝8.5米燃料電池大巴上市，似乎國內(nèi)眾多非新能源媒體以及吃瓜群眾紛紛表示，燃料電池大巴安全嗎？這玩意背著好多氣瓶滿處跑會不會爆炸？

1、燃料電池大巴（汽車）驅(qū)動總成：

電堆（發(fā)動機）；氫燃料（存儲鋼瓶）；高壓管路和閥體（氫燃料-電堆）；散熱組件（用于電堆和空調(diào)）；空氣濾清器總成（為電堆過濾雜質(zhì)更低的氧氣）；電堆控制系統(tǒng)；發(fā)電機（電堆產(chǎn)生的動力轉(zhuǎn)化成電量）；驅(qū)動電機（電量轉(zhuǎn)化為動力）；動力電池（存儲發(fā)電機產(chǎn)生的額外電量）；電池控制系統(tǒng)；整車控制系統(tǒng)。

2、燃料電池大巴（汽車）運行原理：

燃料電池大巴（汽車）頂置鋼瓶存儲的氫燃料，“壓”入電堆（“類似于傳統(tǒng)動力發(fā)動機”）進行化學反應(yīng)，所產(chǎn)生的的能量分為2路，1路傳遞給發(fā)電機至軸間電機驅(qū)動整車行駛；1路傳遞給發(fā)電機至動力電池存儲富裕電量。要注意的是，氫燃料在電堆中進行的是化學反應(yīng)，沒有任何油、液、氣混合燃燒環(huán)節(jié)。并不像傳統(tǒng)內(nèi)燃機，通過燃料與空氣混合燃燒，產(chǎn)生的動力驅(qū)動車輛前進。

實際上，燃料電池大巴（汽車）與傳統(tǒng)動力大巴（汽車）一樣，只不過更換了不同動力總成。與傳統(tǒng)動力大巴（汽車）相比，燃料電池大巴（汽車）的氫燃料在電堆催化后，除了產(chǎn)生電量，還有純凈水排出。

至于燃料電池大巴（汽車）被質(zhì)疑的是否會爆炸問題，其實就是對電堆催化過程、氫燃料存儲鋼瓶可靠性不明白而產(chǎn)生。

燃料電池大巴（汽車）的動力源為鋼瓶存儲的純度為99.99%氫氣，即便遇到明火燃燒，也不會燃燒爆炸。氫氣燃燒爆炸要滿足3個條件：第1、體積濃度比是4.0％～75.6％；第2、氫氣在密閉的空間內(nèi)；第3、火源點燃。

對于燃料電池大巴（汽車）而言，使用的氫氣濃度比為99.99%，遠高于遇明火爆炸的4.0-75.6%濃度比的一般氫氣。在耐壓鋼瓶存儲中的氫氣，如果遭遇來自外界的明火燃燒，則會自動關(guān)閉多級閥體。車載檢測系統(tǒng)，偵測到鋼瓶或管路出現(xiàn)氫燃料泄漏，控制系統(tǒng)會即刻關(guān)閉氫氣輸出，避免與氧氣混合，確保不會自燃。

通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計，燃料電池大巴（汽車）具備多重容錯設(shè)定，保證氫燃料在不同危險環(huán)境下，或切斷氫燃料輸出、或封閉與氧氣的混合。最重要的是，99.99%純度的氫燃料，從本質(zhì)上不具備燃燒的安全標定。

以福田歐輝8.5米燃料電池大巴為例：

電堆、空氣濾清器、空調(diào)散熱組件、高壓閥體以及氫燃料存儲鋼瓶等核心分系統(tǒng)全部頂置。就是充分考慮了燃料電池能量轉(zhuǎn)化的特性而做出的結(jié)構(gòu)層面的的安全設(shè)定。

福田歐輝8.5米燃料電池大巴，用于旅游承運、公交運輸?shù)刃袠I(yè)。作為人員密集的運輸載具，將電堆和氫燃料存儲鋼瓶的燃料全部頂置，通過對以往國內(nèi)外公交車輛出現(xiàn)的主被動安全事故大數(shù)據(jù)分析而來。

這就意味著作用于整車前、后、左、右四向的沖擊力，幾乎不會直接傳遞至頂置的電堆、鋼瓶、高壓管路和閥體。采用數(shù)字設(shè)計的車身鋼結(jié)構(gòu)，也將頂置動力總成所需的承重標定，和受到?jīng)_擊后結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化考慮在內(nèi)。

換句話說，將需要重度保護的電堆、燃料電池存儲鋼瓶和高壓管路及閥體頂置，就是最好的被動安全設(shè)定。與電堆、存儲鋼瓶、管路和閥體關(guān)聯(lián)的一系列安全傳感器和控制系統(tǒng)，就是最好的主動安全設(shè)定。

福田歐輝8.5米燃料電池大巴，由福田汽車集團與億華通和清華大學，正向聯(lián)合研發(fā)。整車設(shè)計策略為：安全性、可靠性、承載效能、續(xù)航里程。依據(jù)燃料電池工作原理，調(diào)整車身結(jié)構(gòu)，在可計算到的危險工況下，達到絕對的主被動安全。

應(yīng)用在福田歐輝8.5米燃料電池大巴的安全設(shè)定項目如下：

1、頂置的氫燃料存儲鋼瓶，嚴格依據(jù)國家標準的處于30-35兆帕，而福田、億華通及清華大學研發(fā)存儲技術(shù)可以達到70兆帕。

2、在加氫站加注氫燃料時，加氫系統(tǒng)注入鋼瓶的壓力也保持在35兆帕，與整車鋼瓶額定壓力值等同。具備車載儲氫鋼瓶承受壓力向下兼容更低的注入壓力，已達到加氫儲氫零壓力差狀態(tài)。

3、頂置的氫燃料存儲鋼瓶，在不可預(yù)料的危險工況下，即便出現(xiàn)爆燃事故，也會因更輕的比重，而向上傳遞大部分能量，不會影響車內(nèi)載員安全。

實際上，福田歐輝8.5米、12米級別的燃料電池大巴，通過CAE分析和道路模擬仿真計算，在符合中國道路交通法規(guī)同時，還應(yīng)用了大梁LNG（液態(tài)天然氣）和CNG（壓縮天然氣）大巴豐富的高壓管路和閥體的使用（制造）經(jīng)驗。

筆者有話說：

在中國西部市場普及多年的CNG（天然氣）汽車多為后期換裝，甚至更多城市的出租車強制使用CNG（壓縮天然氣）為動力的原廠車型。采用動力電池驅(qū)動的電動大巴，早已在中國數(shù)十座城市的公交市場大規(guī)模應(yīng)用。作為新興產(chǎn)物的燃料電池大巴，其實并不神秘。完全可以看做是CNG（壓縮天然氣）汽車和電動大巴的結(jié)合體。

至于安全性，沒有百分之百的肯定，卻可以從設(shè)計環(huán)節(jié)對燃料電池大巴的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、主被動安全狀態(tài)進行科學、嚴謹?shù)脑O(shè)定。

筆者認為，全球首款用于大規(guī)模商業(yè)化公交運營的福田歐輝燃料電池大巴，作為第一個吃螃蟹的車型，被質(zhì)疑、被否定可以理解。無論如何，這種新能源核心技術(shù)原創(chuàng)掌握并量產(chǎn)的行為值得鼓勵，至于是否安全，還是日后讓市場來檢驗吧。

文/電動GO網(wǎng)主編宋楠

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