为了保证燃料电池汽车的安全稳定运行,需要设计一套安全有效的供氢系统。在燃料电池汽车上,供氢系统一般包括电磁阀、安全阀、溢流阀、热熔栓、手动截止阀、温度传感器和压力传感器等在内的辅助安全装置。车载供氢系统安全措施应从预防与监控两方面着手。从预防的角度来说,小艾以国内研发的燃料电池中巴车为例,给出了车载供氢安全实例。
燃料电池中巴车随车携带6个高压氢气罐,在这些氢气罐上安装温度传感器用来检测气罐内气体温度,由这些传感器将气罐内气体的温度信号发送到驾驶室仪表盘上,通过气体温度的变化来判断外界是否有异常情况发生。例如气体温度突然急剧上升,如排除温度传感器故障之外,则在氢气罐周围可能有火警发生。压力传感器主要用于判断气罐中剩余氢气量,以保证车辆的正常行驶,当压力低于某值时可以提示驾驶员加注氢气。其次,驾驶员可根据仪表盘上的压力读数判断氢气罐是否有泄漏发生。
气罐安全阀也对供氢系统提供了安全保障,当气罐中氢气压力超过设定值时,能通过气罐安全阀自动泄压,例如瓶体温度由于某种原因突然升高造成气罐内气体压力上升,当压力超过安全阀设定值时,安全阀自动泄压,保证气罐在安全的工作压力范围之内。
气罐电磁阀通常与手动截止阀联合作用,当电磁阀能正常工作时,手动截止阀处于常开状态,这时电磁阀由直流电源驱动,无电源时处于常闭状态,主要起开关气瓶的作用,与氢气泄露报警系统联动,当泄漏氢气浓度达到保护值能自动关闭,从而达到切断氢源的目的。当气罐电磁阀失效时利用手动截止阀切断氢源,有效避免氢气泄漏。
加气口在加注时与加气机的加气枪相连,以达到加注的目的,同时加气口应具有单向阀以及颗粒过滤功能,应与未遮蔽的电气接头、电气开关和其他点火源保持至少 200 mm 的距离。
单向阀在加气口或供氢管路出现损坏情况下防止气体向外泄漏并提高加气口的使用寿命。
管路电磁阀在给气罐充气时,可有效防止气体进入电池。
减压阀可以将氢气的压力调节到电池所需要的压力。当出现危险时针阀可以将氢气瓶中的残余氢气安全放空。
由于供氢管路内氢气高压流动,因此管路的材质选用不锈钢,耐压要大于 35 MPa。
溢流阀在系统正常工作时,阀门关闭。只有负载超过规定的极限(系统压力超过调定压力)时开启溢流阀,进行过载保护,使系统压力不再增加(通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高10% ~20%)过滤阀可防止管路中的杂质进入燃料电池,以免损坏电池。