氢燃料电池与三元锂电池谁更安全？

今年可以说是电动车安全元年。以前买电动车的厂家和用户都只关心性能和续航里程，没人关心电池安全。直到特斯拉曝出自燃事件，大家才开始更加关注电动车的安全性。这也使得很多三元锂电池的性能缺陷，过去不为人知，被厂商回避，逐渐浮出水面，使得人们逐渐意识到磷酸亚铁锂的好处。如果拿三元锂和磷酸亚铁锂对比，相信很快就会有很多人知道磷酸亚铁锂的安全性能比三元锂电池好。但如果三元锂和氢燃料电池相比，谁更安全？以前人们总是谈论氢的变色，认为氢是比汽油危险得多的储能方式。真的是这样吗？氢燃料电池的工作原理是什么？它的安全性是如何设计的？锂三元谁更安全？本期我们将讲解氢燃料电池动力系统的核心技术:储氢罐+燃料电池反应器就像电动车中的电池组一样，储氢罐是储存氢的装置，燃料电池反应器是将氢和氧转化为电和水的装置。两者共同构成了相当于电动车的电池组，可以持续为电机和整车的电器设备提供动力。氢燃料电池的好处显而易见，电力转换效率极高，而且过程非常安静，不需要大量散热。这就是为什么丰田Mirai未来组合只用5公斤氢气就能行驶700公里以上。能量密度大、能量转换效率高是氢燃料电池的最大特点。燃料电池反应器的核心技术是质子交换膜和催化剂。目前这些技术主要被欧美大公司垄断，在国内还没有大规模产业化。所以很容易理解反应堆被列为核心技术，那么为什么储气罐也是核心技术呢？

▲碳纤维+复合材料的氢气储罐■密封性和耐久性就像一个大国的装备制造水平一样决定着储气罐的性能。在工业和民用领域，密封材料的性能也是衡量一个大国制造水平的重要依据。欧美很多国家对高性能密封材料的配方和制造工艺绝对保密。这也是为什么在传统汽车领域，性能顶级的制动系统，汽柴油直喷发动机的燃油共轨系统，都是来自欧美供应商，因为他们的核心技术是密封技术。

▲氢燃料电池储气罐的结构对于氢燃料电池汽车也是如此。想要提高续航里程，就需要带氢气，而能储存氢气的压力容器的耐压能力是你能携带多少氢气的关键。由于氢气的密度很小，必须在低温下压缩甚至液化，才能储存在压力容器中，以获得足够的能量密度。容器能承受的压力越大，单位体积内携带的氢气就越多。容器能承受的压力越大，对密封性能和抗压性能的要求就越高。丰田Mirai未来组合在储氢方面的表现是世界领先的，该车型已经量产。即便如此，携带5kg的氢气仍然需要两个大的储气罐，占据了车后很大的空间，使得整车在外形上与传统电动车有所不同，车尾高度也比较高。

▲如此巨大的储氢罐，占用空间很大，只能储存5kg氢气■储氢罐有哪些安全设计？三元锂电池谁更安全？在燃料电池汽车的整个运行过程中，燃料电池反应器是进行化学反应的场所。它只需要连续供应少量氢气就可以连续工作。万一……氢气泄漏或发生安全事故时，它能迅速切断氢气供应路径，防止氢气燃烧。大家可以认为储气罐是最容易影响燃料电池汽车安全性的。因此，在设计储气罐时必须充分考虑安全碰撞问题:一方面储气罐的壳体材料需要足够轻，另一方面需要有足够的强度来承受冲击。所以储氢罐一般都是由价格昂贵的碳纤维等复合材料制成。但是，我们知道，无论材料有多坚固，碰撞安全性也只有在一定的速度下才能得到保证。但是实际道路行驶的速度肯定比实验室里安全碰撞的速度高很多。那么储氢罐一旦破裂，氢气泄漏和空气混在一起会不会马上爆炸？事实上，在储氢的设计中已经考虑到了这一点。由于储氢罐中氢气的压力很高，所以在储气罐上设计了一个紧急泄压阀。当发生氢气泄漏或火灾时，紧急泄压阀将自动打开并迅速释放储气罐中的氢气。我们知道，氢气的密度比空气小得多，必须与氧气结合才能产生燃烧或爆炸。高压释放的氢气在储气罐附近因为压力大所以速度很快，没有机会接触氧气，而远离储气罐的氢气因为密度小会在空气中迅速上升。即使此时空中有明火满足点火条件，也只是在空中形成火球，不会造成人员伤亡。这种高速释放氢气的技术也应用在加氢站的大型储气罐上。

▲相比三元锂电池，氢燃料电池汽车的核心技术应该是在储氢过程中更安全，因为危险的氢气可以通过隔绝氧气或者快速释放，迅速逃离人群。从某种意义上说，它甚至比液体汽油更安全。三元锂电池会随着时间老化，可能会造成内部短路，或者因外力冲击造成内部短路自燃。最可怕的是，无论是由内而外的自燃，还是由外而内的燃烧，过程中都会释放出大量的氧气，这意味着即使隔绝空气，电池也会越烧越旺。■氢能和三元锂电池的发展前景在国内，三元锂电池最大的优势就是近几年在国家政策的鼓励下产能得到了很大的发展。可以说，中国公司掌握了核心技术，成为全球最大的锂电池生产商，成本大大降低，完全形成了规模产业。而氢燃料电池技术，无论是反应器催化剂的工艺配方，还是储气罐的核心技术，在国内都没有形成大规模的产业，因此成本极高。但是，中国有非常好的发展氢能的工业条件。国内石化行业每年生产氢气的副产品足够车用，而且获取氢气的成本相对较低，不需要依靠电解水获取氢气，这为燃料电池汽车的大规模发展奠定了良好的基础。今年可以说是电动车安全元年。以前买电动车的厂家和用户都只关心性能和续航里程，没人关心电池安全。直到特斯拉曝出自燃事件，大家才开始更加关注电动车的安全性。这也使得很多三元锂电池的性能缺陷，过去不为人知，被厂商回避，逐渐浮出水面，使得人们逐渐意识到磷酸亚铁锂的好处。如果拿三元锂和磷酸亚铁锂对比，相信很快就会有很多人知道磷酸亚铁锂的安全性能比三元锂电池好。但如果三元锂和氢燃料电池相比，谁更安全？过去，人们总是谈论氢的颜色变化，认为…氢气是一种比汽油危险得多的储能方式。真的是这样吗？氢燃料电池的工作原理是什么？它的安全性是如何设计的？锂三元谁更安全？本期我们将讲解氢燃料电池动力系统的核心技术:储氢罐+燃料电池反应器就像电动车中的电池组一样，储氢罐是储存氢的装置，燃料电池反应器是将氢和氧转化为电和水的装置。两者共同构成了相当于电动车的电池组，可以持续为电机和整车的电器设备提供动力。氢燃料电池的好处显而易见，电力转换效率极高，而且过程非常安静，不需要大量散热。这就是为什么丰田Mirai未来组合只用5公斤氢气就能行驶700公里以上。能量密度大、能量转换效率高是氢燃料电池的最大特点。燃料电池反应器的核心技术是质子交换膜和催化剂。目前这些技术主要被欧美大公司垄断，在国内还没有大规模产业化。所以很容易理解反应堆被列为核心技术，那么为什么储气罐也是核心技术呢？

▲碳纤维+复合材料的氢气储罐■密封性和耐久性就像一个大国的装备制造水平一样决定着储气罐的性能。在工业和民用领域，密封材料的性能也是衡量一个大国制造水平的重要依据。欧美很多国家对高性能密封材料的配方和制造工艺绝对保密。这也是为什么在传统汽车领域，性能顶级的制动系统，汽柴油直喷发动机的燃油共轨系统，都是来自欧美供应商，因为他们的核心技术是密封技术。

▲氢燃料电池储气罐的结构对于氢燃料电池汽车也是如此。想要提高续航里程，就需要带氢气，而能储存氢气的压力容器的耐压能力是你能携带多少氢气的关键。由于氢气的密度很小，必须在低温下压缩甚至液化，才能储存在压力容器中，以获得足够的能量密度。容器能承受的压力越大，单位体积内携带的氢气就越多。容器能承受的压力越大，对密封性能和抗压性能的要求就越高。丰田Mirai未来组合在储氢方面的表现是世界领先的，该车型已经量产。即便如此，携带5kg的氢气仍然需要两个大的储气罐，占据了车后很大的空间，使得整车在外形上与传统电动车有所不同，车尾高度也比较高。

▲如此巨大的储氢罐，占用空间很大，只能储存5kg氢气■储氢罐有哪些安全设计？三元锂电池谁更安全？在燃料电池汽车的整个运行过程中，燃料电池反应器是进行化学反应的场所。它只需要连续供应少量氢气就可以连续工作。在发生氢气泄漏或安全事故时，能迅速切断氢气供应路径，防止氢气燃烧。大家可以认为储气罐是最容易影响燃料电池汽车安全性的。因此，在设计储气罐时必须充分考虑安全碰撞问题:一方面储气罐的壳体材料需要足够轻，另一方面需要有足够的强度来承受冲击。所以储氢罐一般都是由价格昂贵的碳纤维等复合材料制成。但是，我们知道，无论材料有多坚固，碰撞安全性也只有在一定的速度下才能得到保证。但是实际道路行驶的速度肯定比实验室里安全碰撞的速度高很多。那么储氢罐一旦破裂，氢气泄漏，空气mi，会不会马上爆炸……一起d？事实上，在储氢的设计中已经考虑到了这一点。由于储氢罐中氢气的压力很高，所以在储气罐上设计了一个紧急泄压阀。当发生氢气泄漏或火灾时，紧急泄压阀将自动打开并迅速释放储气罐中的氢气。我们知道，氢气的密度比空气小得多，必须与氧气结合才能产生燃烧或爆炸。高压释放的氢气在储气罐附近因为压力大所以速度很快，没有机会接触氧气，而远离储气罐的氢气因为密度小会在空气中迅速上升。即使此时空中有明火满足点火条件，也只是在空中形成火球，不会造成人员伤亡。这种高速释放氢气的技术也应用在加氢站的大型储气罐上。

▲相比三元锂电池，氢燃料电池汽车的核心技术应该是在储氢过程中更安全，因为危险的氢气可以通过隔绝氧气或者快速释放，迅速逃离人群。从某种意义上说，它甚至比液体汽油更安全。三元锂电池会随着时间老化，可能会造成内部短路，或者因外力冲击造成内部短路自燃。最可怕的是，无论是由内而外的自燃，还是由外而内的燃烧，过程中都会释放出大量的氧气，这意味着即使隔绝空气，电池也会越烧越旺。■氢能和三元锂电池的发展前景在国内，三元锂电池最大的优势就是近几年在国家政策的鼓励下产能得到了很大的发展。可以说，中国公司掌握了核心技术，成为全球最大的锂电池生产商，成本大大降低，完全形成了规模产业。而氢燃料电池技术，无论是反应器催化剂的工艺配方，还是储气罐的核心技术，在国内都没有形成大规模的产业，因此成本极高。但是，中国有非常好的发展氢能的工业条件。国内石化行业每年生产氢气的副产品足够车用，而且获取氢气的成本相对较低，不需要依靠电解水获取氢气，这为燃料电池汽车的大规模发展奠定了良好的基础。

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