導讀最近2年，燃料電池技術及整車發展似乎大有超越電動或混動汽車技術之勢頭2016年豐田mirai燃料電池汽車上市、量產甚至商業化實際上，對于燃料電池技術以及整車....

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

燃料電池的要點和優勢

最近2年，燃料電池技術及整車發展似乎大有超越電動或混動汽車技術之勢頭。2016年豐田mirai燃料電池汽車上市、量產甚至商業化。實際上，對于燃料電池技術以及整車應用，早在10年前就在全球范圍眾多汽車廠商及科研單位所關注，并時不時的“露出”相關新技術獲得驗證、集成燃料電池驅動技術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）驅動總成：

電堆（發動機）；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）；空氣濾清器總成（為電堆過濾雜質更低的氧氣）；電堆控制系統；發電機（電堆產生的動力轉化成電量）；驅動電機（電量轉化為動力）；動力電池（存儲發電機產生的額外電量）；電池控制系統；整車控制系統。

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（“類似于傳統動力發動機”）進行化學反應，所產生的的能量分為2路，1路傳遞給發電機至軸間電機驅動整車行駛；1路傳遞給發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，沒有任何油、液、氣混合燃燒環節。并不像傳統內燃機，通過燃料與空氣混合燃燒，產生的動力驅動車輛前進。

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

至于燃料電池大巴（汽車）被質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；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，則會自動關閉多級閥體。車載檢測系統，偵測到鋼瓶或管路出現氫燃料泄漏，控制系統會即刻關閉氫氣輸出，避免與氧氣混合，確保不會自燃。

通過合理結構設計，燃料電池大巴（汽車）具備多重容錯設定，保證氫燃料在不同危險環境下，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、空調散熱組件、高壓閥體以及氫燃料存儲鋼瓶等核心分系統全部頂置。就是充分考慮了燃料電池能量轉化的特性而做出的結構層面的的安全設定。

福田歐輝8.5米燃料電池大巴，用于旅游承運、公交運輸等行業。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，通過對以往國內外公交車輛出現的主被動安全事故大數據分析而來。

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。采用數字設計的車身鋼結構，也將頂置動力總成所需的承重標定，和受到沖擊后結構應力的變化考慮在內。

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定。與電堆、存儲鋼瓶、管路和閥體關聯的一系列安全傳感器和控制系統，就是最好的主動安全設定。

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，正向聯合研發。整車設計策略為：安全性、可靠性、承載效能、續航里程。依據燃料電池工作原理，調整車身結構，在可計算到的危險工況下，達到絕對的主被動安全。

應用在福田歐輝8.5米燃料電池大巴的安全設定項目如下：

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

2、在加氫站加注氫燃料時，加氫系統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。

3、頂置的氫燃料存儲鋼瓶，在不可預料的危險工況下，即便出現爆燃事故，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同時，還應用了大梁LNG（液態天然氣）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。采用動力電池驅動的電動大巴，早已在中國數十座城市的公交市場大規模應用。作為新興產物的燃料電池大巴，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合體。

至于安全性，沒有百分之百的肯定，卻可以從設計環節對燃料電池大巴的基礎結構、主被動安全狀態進行科學、嚴謹的設定。

筆者認為，全球首款用于大規模商業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，被質疑、被否定可以理解。無論如何，這種新能源核心技術原創掌握并量產的行為值得鼓勵，至于是否安全，還是日后讓市場來檢驗吧。

文/電動GO網主編宋楠

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