為了保證燃料電池汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)一套安全有效的供氫系統(tǒng)。在燃料電池汽車上，供氫系統(tǒng)一般包括電磁閥、安全閥、溢流閥、熱熔栓、手動(dòng)截止閥、溫度傳感器和壓力傳感器等在內(nèi)的輔助安全裝置。車載供氫系統(tǒng)安全措施應(yīng)從預(yù)防與監(jiān)控兩方面著手。從預(yù)防的角度來說，筆者以國內(nèi)研發(fā)的燃料電池中巴車為例，給出了車載供氫安全實(shí)例。
燃料電池中巴車隨車攜帶6個(gè)高壓氫氣罐，在這些氫氣罐上安裝溫度傳感器用來檢測(cè)氣罐內(nèi)氣體溫度，由這些傳感器將氣罐內(nèi)氣體的溫度信號(hào)發(fā)送到駕駛室儀表盤上，通過氣體溫度的變化來判斷外界是否有異常情況發(fā)生。例如氣體溫度突然急劇上升，如排除溫度傳感器故障之外，則在氫氣罐周圍可能有火警發(fā)生。壓力傳感器主要用于判斷氣罐中剩余氫氣量，以保證車輛的正常行駛，當(dāng)壓力低于某值時(shí)可以提示駕駛員加注氫氣。其次，駕駛員可根據(jù)儀表盤上的壓力讀數(shù)判斷氫氣罐是否有泄漏發(fā)生。
氣罐安全閥也對(duì)供氫系統(tǒng)提供了安全保障，當(dāng)氣罐中氫氣壓力超過設(shè)定值時(shí)，能通過氣罐安全閥自動(dòng)泄壓，例如瓶體溫度由于某種原因突然升高造成氣罐內(nèi)氣體壓力上升，當(dāng)壓力超過安全閥設(shè)定值時(shí)，安全閥自動(dòng)泄壓，保證氣罐在安全的工作壓力范圍之內(nèi)。
氣罐高壓電磁閥通常與手動(dòng)截止閥聯(lián)合作用，當(dāng)高壓電磁閥能正常工作時(shí)，手動(dòng)截止閥處于常開狀態(tài)，這時(shí)高壓電磁閥由直流電源驅(qū)動(dòng)，無電源時(shí)處于常閉狀態(tài)，主要起開關(guān)氣瓶的作用，與氫氣泄露報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)泄漏氫氣濃度達(dá)到保護(hù)值能自動(dòng)關(guān)閉，從而達(dá)到切斷氫源的目的。當(dāng)氣罐高壓電磁閥失效時(shí)利用手動(dòng)截止閥切斷氫源，有效避免氫氣泄漏。
加氣口在加注時(shí)與加氣機(jī)的加**相連，以達(dá)到加注的目的，同時(shí)加氣口應(yīng)具有單向閥以及顆粒過濾功能，應(yīng)與未遮蔽的電氣接頭、電氣開關(guān)和其他點(diǎn)火源保持至少 200 mm 的距離。
單向閥在加氣口或供氫管路出現(xiàn)損壞情況下防止氣體向外泄漏并提高加氣口的使用壽命。
管路高壓電磁閥在給氣罐充氣時(shí)，可有效防止氣體進(jìn)入電池。
減壓閥可以將氫氣的壓力調(diào)節(jié)到電池所需要的壓力。當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)針閥可以將氫氣瓶中的殘余氫氣安全放空。
由于供氫管路內(nèi)氫氣高壓流動(dòng)，因此管路的材質(zhì)選用不銹鋼，耐壓要大于 35 mpa。
溢流閥在系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限(系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力)時(shí)開啟溢流閥，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓力不再增加(通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)*高工作壓力高 10% ～20%)過濾閥可防止管路中的雜質(zhì)進(jìn)入燃料電池，以免損壞電池。
車載供氫系統(tǒng)里的高壓電磁閥工作原理