燃料电池汽车安全性主要是车载氢系统的安全，包括高压储氢罐、供氢系统和燃料电池发电系统。本文从材料选择、氢泄漏监测、防静电、防爆和阻燃等五个角度重点说明如何在技术层面保障燃料电池汽车的安全。

1、材料选择

车载高压储氢瓶一般选择铝合金或复合材料来避免氢脆的发生。如丰田Mirai的储氢罐由三层结构组成，内是高强度聚合物，中间层是碳纤维和聚合物的混合材料，外层是剥离纤维和聚合物的混合材料。供氢系统管道及阀门采用适用于氢气的材料，如抗氢脆的不锈钢、铝合金材料或聚合物，在元器件承压上留有足够的安全余量。

2、元器件防护

为了防止电路中产生电火花点燃氢气，燃料电池汽车的电气元件、管路、阀门都要采用相应的防爆、防静电、阻燃、防水、防盐雾材料。如为了防止继电器触点动作放出电弧引燃氢气，氢安全系统中一般选用防爆固态继电器。此外，元器件的防水防尘、线束阻燃的级别也应达到相应的级别要求，这些都比普通的燃油车、电动汽车有着更高的要求。

3、车载氢系统安全防护

主要通过对高压储氢瓶和氢气管道进行安全设计、安装安全设施，来保障供氢系统的安全。如图1，车载氢系统的安全防护体系主要包括排空管、安全阀、手动截止阀、单向阀、泄压球阀、碰撞传感器、温度传感器、压力传感器、电磁阀、碰撞传感器等。一旦发生意外，氢系统控制器会把监控信息传给安全部件，各安全部件及时动作，使燃料电池汽车处于安全状态。各安全部件功能见表2。

4、氢系统安全监控

车载氢系统的安全监控是防护的前提，是对储氢瓶系统、乘客舱、燃料电池发动机系统以及尾气排放处的氢气泄漏、系统压力、系统温度、电气元件及其他器件进行实时监控，燃料电池汽车加氢、用氢的安全。如表3，主要监控内容包括氢气泄漏、加注过程、储氢瓶温度、供氢管路压力、电气元件短路等。

5、碰撞安全防护

这类防护是为了保证发生碰撞时储氢系统、氢气管路、燃料电池电堆、各类阀门等关键部件不遭受危害性破坏。防碰撞设计除了关键零部件具有防撞能力外，还通过位置布置、固定装置保护和惯性开关监控碰撞，并与车载氢监控系统联动，实现自动断电、关闭阀门等保护性措施。如燃料电池巴士的高压储氢瓶防止在车身顶部，发生泄漏时氢气可以迅速排放到大气中。

高压储氢瓶是燃料电池车主要安全隐患所在，通过足够强度的专用固定支架将储氢瓶、瓶阀和高压管路集成在一起，并用钢带支撑，以限制在碰撞过程中高压氢瓶的位移，避免因碰撞造成氢气的泄漏。

由于碰撞过程复杂，仅仅零部件的设计仍显不足，整车上进行惯性开关的冗余设计以保万无一失。发生碰撞时惯性开关被激活，将碰撞信号传送至氢系统控制器，氢系统控制器立即发出指令关闭储氢瓶阀门，断开氢气供应，将氢气的泄漏量降低至低。

安全技术的案例分析

巴拉德氢燃料电池技术商业化早，实际运营时间长，我们以巴拉德的产品为例，简单说明上述安全技术的实际应用：（1）如果巴拉德的燃料电池模块发生泄露，它会启动“故障保护”。（2）巴拉德燃料电池系统包括：板载泄漏检测，通风系统，以防止泄漏达到易燃水平，通过烟雾探测器或热探测器进行火灾探测，排放燃料电池的减压装置。这些措施能够很好的预防氢气泄露:（3）在发生意外之时，巴拉德燃料电池动力模块的设计兼顾乘客和操作员的安全。比如：小泄漏会触发预警，以便驾驶员在车辆仍然安全时停车。（4）碰撞传感器设计用于激活“安全关闭”序列，锁定罐中的高压氢，并将高压组件与系统隔离。这些都使得乘员有一定的时间进行疏散。

巴拉德氢燃料电池技术比较成熟，在安全性设计方面考虑较为周到，事实上，巴拉德产品其安全性已经足以和燃油车，这为我们技术研究提供了参考依据。

此外，美国有超过3%的叉车使用了燃料电池系统，大多为普拉格提供，多年来运营情况较好。丰田在美国也投入了数千辆燃料电池汽车，数年来运行良好。综上，加拿大、美国、日本的数家企业运营经验证明了只要在设计上做好安全防护措施，操作时严格按照标准，氢气在使用上是安全的。