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来源:羊羊羊666
现在的燃料电池车都采用高压储氢,储氢气瓶上都装有安全泄放装置(TPRD),当着火后安全泄放装置温度达到102℃时,安全装置激活,瓶内氢气安全释放。假设安装装置(TPRD)无法激活,会发生什么情况呢?答案是气瓶爆炸,且爆炸威力不亚于一颗小型炸弹。这方面美国西南研究所进行过研究,下述是他们研究的数据,他们选择了两种类型的气瓶(III型和IV型),气瓶都不安装TPRD,IV型(带高密度聚乙烯内衬、碳纤维结构层和玻璃纤维外层)气瓶容积为72.4升,尺寸为L x D=840 mmx 410mm,内压为34.3Mpa,III型气瓶为88 L,内压为31.8MPa,放置在一辆典型的运动型多功能车(SUV)下,距地面28厘米。火源是通过丙烷燃烧器引起的, 由于 CFRP 的低导热性,气瓶内部温度和压力增加缓慢,III型气瓶复合层燃烧开始时间是第20秒开始,IV 型气瓶是第45秒开始,在第6分27秒IV型气瓶爆炸,12分18秒III型气瓶,同时观察到,火焰进入SUV内部的时间是4分钟后,因此,如果乘客在车内,他们必须在很短的时间内完成逃生或营救。
气瓶结构
对于IV型气瓶,爆炸波的测得峰值压力从1.9 m时速300 kPa到6.5 m时的41 kPa不等,最高压力是在垂直于气瓶纵轴的方向上。这里值得一提的是,高于83 kPa的压力会导致严重的人身伤害甚至死亡。对于III型气瓶,峰值压力较低:1.2 m时为140 kPa,15 m时为12 kPa。然而,这个压力水平也不是我们希望的。需要说明的是,气瓶中存储的能量与PV成正比(其中P –压力; V–体积),在气瓶破裂的情况下,较大的气瓶和较高的压力通过爆炸波具有更大的潜在危险。
IV型气瓶破裂后45毫秒产生的火球直径为7.7 m,III型气瓶直径为24 m。火球在1秒内升起,火球持续时间约为在两种情况下(通过红外视频记录)均为4.5s,在III型气瓶测试中,在15.2 m处测得的热通量峰值等于210-300 kW / m2(请注意,约35 kW /m2的热通量会在10秒内导致1%的死亡率),对于IV型气瓶,最大的气瓶碎片是在距原始气瓶位置82 m处发现的14千克的气瓶上半部分。III型气瓶试验,在SUV以外41 m处发现了一个较大的气瓶碎片,SUV的碎片被发现的最大距离为107 m,未发现的碎片可能已经飞得更远了。
这么危险不是说我们就不发展氢能了,而是在大力推广之前,我们应该科学研究掌握其所有的技术属性,并采用有效的技术手段规避风险, 而不是盲目跟风。