车载储氢技术和氢-电安全防护
HFCV电动汽车储氢系统火灾风险点及安全对策研究
HFCV电动汽车储氢系统火灾风险点及安全对策研究作者：张家恺刘拯浩来源：《今日消防》2024年第06期摘要：氢能源是一种清洁二次能源，相比于传统的化石燃料能源，具有用途广泛、无污染、低成本、储量大、可再生等特点，代表着世界能源发展的趋势。
通过分析HFCV电动汽车特有的高压储氢系统，掌握HFCV电动汽车特有的火灾风险点，为消防人员处置此类火灾事故提供参考。
关键词：氢气；氢能源；HFCV电动汽车；高压储氢系统；CFRP基体中图分类号：D631.6 文献标识码：A 文章编号：2096-1227（2024）06-0001-04HFCV是Hydrogen Fuel Cell Vehicles的简称，是以氢能源为动力的电动汽车。
目前，以氢能源为代表的清洁能源也在汽车上逐步开始应用，HFCV电动汽车具有清洁无污染、噪声小、成本低等特点，其燃料电池系统通过氢气与氧气反应结合生成水，不会产生有害物质及环境污染物质，同时不会产生传统汽车内燃机容易产生的噪声，它的主要驱动燃料是氢气，通过燃料电池里的回收装置，可以对未反应完的氢气进行回收并继续参与反应，从而确保了相比于传统内燃机而言更高的工作效率。
由于HFCV电动汽车正处于起步发展阶段，结构上与传统燃油汽车有很大不同，因此带来了新的汽车火灾事故风险点，使得消防救援人员面临了新的挑战。
相对于燃油汽車，HFCV电动汽车的主要风险来源于它所储存的氢燃料，与燃油汽车火灾不同，HFCV电动汽车由于它的高压储氢系统特点，还会出现喷射火、物理爆燃、化学爆燃等情况，而与之相关的可借鉴的火灾事故案例相对较少，且消防救援人员对相关事故风险点的了解也较为薄弱。
1 HFCV电动汽车工作原理及储氢系统结构特点1.1 HFCV电动汽车工作原理HFCV电动汽车是一种结合氢燃料电池系统的电动汽车。
由氢气和氧气的化学能转换为电能，为电池充电和电机运行提供电力。
氢燃料电池汽车一般由储氢罐、燃料电池反应堆、动力电池、电控系统、电机等组成。
燃料电池汽车车载氢气安全研究
池 汽车推 广 的最 主要 因素就 是 氢 气 的储 存 问题 。 目前 比较 常用 的储 氢 技 术有 高 压 压缩 储 氢 、深冷 液化 储氢 、金属氢 化物储 氢 、碳 纳米 管吸 附储氢及 有机 液体 氢化物 储氢 等 。
在此 背景之下 开发 出了使 用清 洁能 源氢 气作 为燃料 的燃料 电池 汽车 』。这 种新 能源 汽车 由氢 气 和氧通过燃料 电池产生 的电能提供动力 ，氢 氧反 应 这一过程不仅有极高 的能量 利用效率 ，而且 排放 物 只有水 ，对环境 没有 任何 污 染 Ｊ。但是 ，氢气 本 身 的特性 如泄漏 性 、爆 炸性 和氢 脆等 ，使得 燃料 电 池 汽车存 在着 一定 的安全 隐患 ，这种新 能源 动力系 统 的安全 性成 为人们 首先 关心 的 问题 。这 些 安全 问题包括储 氢安 全 、车 载氢 气 系统 的安全 、燃料 电 池汽 车发 生碰 撞 以及 发 生 氢气 泄 露 时 的安 全 等 。 因此 ，为 了燃料 电池汽 车 的推广 使用 ，有必 要对 其 安全性进 行深人 研究 。
１ 燃料 电池汽车的储 氢安全
对燃 料 电池 汽 车来 讲 ，氢 气 的存 储 应 当密度 高 、轻便 、安全 而 且 经 济 。一 台装 有 ２４ Ｌ汽 油 可 行 驶 ４００ ｋｍ 的 汽车 ，行 驶 同样 的距 离 ，靠燃 烧 方 式需 消耗 ８ ｋｇ氢 ，靠 电池供 能 则 仅需 ４ ｋｇ氢 。４
目前 大多数 燃料 电池 汽车都采 用高压 压缩储 氢方 法 ，但是 要 携带 足 够行 驶 ４００～５００ ｋｍ 的高 压气 态氢 ，容器必 须 由能经受 住高 达 ７０ ＭＰａ压力 的复合 材料 制 成 Ｊ。 同济 大 学 研 制 的 燃 料 电池 汽车 超越 １号使用 的是 ２０ ＭＰａ、５０ Ｌ车用 压 缩氢 气铝 胆复合 气瓶 储 氢 ；大 连新 源 动 力研 制 的燃 料 电池轿 车使用 ３０ ＭＰａ、４０ Ｌ车用 压缩氢气 铝 胆复 合气瓶 储氢 ；北京 奥运会 燃 料 电池示 范 车使 用 ３５ ＭＰａ、１４０ Ｌ车 用 压缩 氢气 瓶 储 氢 ；武 汉 理工 大 学 的楚 天 ２号 中 巴车使用 ２０ ＭＰａ、汽车 用压 缩氢 气 铝胆 复合气 瓶储 氢 ；奔 驰公 司采 用 车顶 设 置 高压 储氢容 器储 氢 。 目前德 国 、美 国和加 拿 大 等 国 已 经通过 了 ３７．５ ＭＰａ的高压 氢 罐 的相 应 测 试 以及 生产许 可 ，工 作压 力可 高达 ６８．９ ＭＰａ的高压 氢罐 也 已经 通过 了相应 的实验 。如此 高 的压力 容 器 ，如 果发 生撞车 ，后果不 堪设 想 。因此越来 越多 的人开 始关 注新 的储 氢 方 式 ，以减少 高 压储 氢 的 危 险。
如何选择氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式？
如何选择氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式？本文授权转载自“氢云研究院”，文章所有权归属于氢云研究院，未经许可，请勿自行转载。
摘要：概述了燃料电池车载储氢系统技术，包括常规高压氢、金属氢化物储氢、液体有机氢化物储氢、-253°C液氢及深冷-高压超临界储氢等技术及其车载应用现状。
参照燃料电池车对车载储氢系统单位重量储氢密度与体积储氢密度的目标要求，对目前已应用和处于研发推广阶段的储氢技术，在性能指标和存在问题方面进行了分析比较，并给出中国未来发展和应用领域的趋势和选择建议。
燃料电池是本世纪最有竞争力的全新的高效、清洁发电方式，预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛应用前景和巨大潜在市场。
美国能源部(DOE)提出的一辆与汽油车标准相当的PEMFC电动汽车车载氢源的目标要求如表1所示。
综观目前所有实际可用的车载储氢或制氢技术，包括高压储氢、液氢储氢、金属氢化物储氢、吸附储氢以及车载甲醇重整制氢装置、汽油重整制氢装置和天然气重整装置，无一能完全满足这些指标，但针对不同产业链中的应用环节，可以针对性的开展技术突破，降低技术短板的影响，最终形成兼容的、多形态的氢能产业链。
表1DOE关于2005-2015年车载储氢系统的技术与经济指标要求一、常规高压储氢I型和II型普通钢制高压储氢容器的缺点是钢瓶自身太重，难以在车辆上使用，因此目前车载高压储氢领域主要采用轻质复合容器-III型瓶。
2000年美国Quantum公司与LavrenceLivermore国家实验室合作开发出工作压力35MPa、储氢密度11・3wt%的新型储氢容器，进而又研制出最大工作压力达70MPa超高压容器,内层以铝合金为内胆，外层缠绕碳纤维增强的复合材料层，如图1所示。
更为先进的IV型储氢瓶则采用塑料内胆，瓶口为金属件，在欧美日等国家和地区已经开始使用四型储氢瓶，具有重量轻、循环寿命长、成本低等优点。
燃料电池电动汽车 车载氢系统技术条件-2023最新国标
目次1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 测量参数、单位、准确度和分辨率 (2)5 要求 (2)一般要求 (2)安装强度要求 (2)气密性要求 (3)环境适应性要求 (3)6 试验条件 (3)7 试验方法 (3)主关断阀试验方法 (3)安装强度试验方法 (3)气密性试验方法 (4)环境适应性试验方法 (5)附录A（资料性）车载氢系统示意图 (11)燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件1 范围本文件规定了燃料电池电动汽车车载氢系统的技术条件。
本文件适用于使用压缩气态氢作为燃料，在环境温度15℃时，工作压力不超过70MPa的燃料电池电动汽车。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db:交变湿热（12h+12h循环）GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka:盐雾GB/T 2423.43 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装GB/T 2423.56 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动（数字控制）和导则GB 19239 燃气汽车专用装置的安装要求GB/T 24548 燃料电池电动汽车术语GB/T 24549 燃料电池电动汽车安全要求3 术语和定义GB/T 24548 和 GB/T 24549 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
车载氢系统 on-board hydrogen system燃料电池电动汽车上，从氢气加注口至减压阀，与氢气加注、储存、输送、供给和控制有关的装置，参见附录A。
储氢气瓶 hydrogen storage cylinder燃料电池电动汽车上，用于储存高压氢气的装置。
储运氢技术的发展与关键技术
储运氢技术的发展与关键技术摘要：针对国内利用可再生能源进行制氢是氢能规模化应用的必然选择，储运氢是枢纽环节，文中比较和论述了储运氢技术的基本原理、优缺点和发展趋势，同时论述了目前国内储运氢产业应用面临的挑战，对加快国内氢能经济的可持续发展、储运氢技术应用发展提出展望。
关键词：氢能、储运、可再生能源、碳排放引言利用可再生能源进行电解水制取氢气的技术，具有较低的碳排放强度，产氢纯度高等技术优势，可实现全生命周期清洁绿色，所得的氢气被行业内认为是“绿氢”，被认为实现氢脱碳的最佳途径。
根据中国光伏行业协会（CPIA）对绿氢成本的拆解预测，在2030年光伏度电成本可降低至0.1~0.15元/KWh，相应的绿氢成本可降低到16.9元/kg，与天然气制氢成本平价。
2020年我国二氧化碳的总排放量达到113.5亿吨，其中100.3亿吨与能源排放相关，13.2亿吨与工业过程排放相关。
在碳中和目标下，绿氢必须在工业、建筑、交通等碳排重点领域担任重要深度脱碳角色。
根据中国氢能联盟在在各个脱碳应用领域的绿氢成本竞争力分析，氢解决方案可在22个关键应用领域与其他清洁技术替代方案实现竞争，其中在9个应用案例中，完全不逊于传统化石能源。
我国的能源供应上存在“西富东贫、北多南少”，风能资源80%以上分布在“三北”地区，太阳能资源分布呈“高原大于平原、西部大于东部”的特点。
我国的氢能需求上则相反，集中在中部、东部、南部地区，未来氢能供应和需求逆向分布的特点必须依靠完善的氢储运供应链。
由于氢气物理化学性质特点，即在原子半径小易穿透、常温常压下密度极低（0.089千克每立方米，0℃，1巴条件下）、单位体积的储能密度低、液化温度极低（常压下-253℃）、易燃易爆等，导致氢能不容易储存和安全高效输送。
一、储运氢技术目前，储运氢方式主要有四种，分别是高压气态储运氢（长管拖车、管道）、液态储运氢、氢载体储运和和固体储运氢等方式。
1.高压气态储运氢高压气态储氢技术是指氢气通过高压压缩注入注入相应的高压容器中，以高压气态进行储运。
车载氢系统气密性检测和置换技术要求
车载氢系统气密性检测和置换技术要求1 范围本标准规定了车载氢系统气密性检测和置换的检测平台及仪器仪表要求、技术要求、检测方法和检测报告。
本标准适用于公称工作压力不超过70MPa、贮存介质为压缩氢气、工作温度不低于－40℃且不高于85℃的储氢气瓶及其附件组成的车载氢系统。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 26990 燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件GB/T 34872 质子交换膜燃料电池供氢系统技术要求3 术语和定义GB/T 26990界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1气密性检测gas tightness dection用于检验容器及各零部件连接部位是否有泄漏现象的试验。
3.2置换subsititution用置换气体给容器增压，然后保留一段时间，再排出气体，以此将杂质气体含量降低到技术标准要求内。
3.3涂液法soap bubble test在充有规定压力气体的受试系统的待查部位上涂以气体检漏液，以检查该处气密性的试验方法。
3.4保压时间hold up time系统在某一温度范围内、特定压力下保持的时间。
4 检测平台及仪器仪表要求4.1 检测平台主要检测设备包括以下单元：a)增压单元：对待检车载氢系统输入气体进行压力增幅；b)检漏单元：对车载氢系统进行泄漏检测；c)数据采集单元：采集并记录试验参数及测量数据。
4.2 检测仪表准确度要求检测仪表准确度要求见表1。
表1 检测仪表准确度要求5 技术要求5.1 安全要求5.1.1 一般要求进行车载氢系统气密性检测和置换时应严格遵循国家消防法律法规相关要求。
检测人员进行必要的安全防护，保证人身安全。
5.1.2 气密性检测车载氢系统气密性检测应具备以下条件：a)检测应在通风场所进行；b)系统装车前检测应在专用检测区域内进行，并与检测人员隔离；c)系统装车后检测应确认出厂气密性检测报告；d)检测人员应经过相关专业培训。
车载甲醇制氢氢燃料电池技术
车载甲醇制氢氢燃料电池技术随着全球对环境保护的重视和对清洁能源的需求增加，燃料电池技术作为一种可持续发展的能源解决方案逐渐受到关注。
而车载甲醇制氢氢燃料电池技术作为燃料电池技术的一种重要应用，具有良好的发展潜力。
车载甲醇制氢氢燃料电池技术是指利用甲醇作为燃料，通过电化学反应将其转化为氢气，再将氢气与氧气反应产生电能的过程。
该技术具有以下几个优势。
甲醇是一种易于储存和运输的液态燃料。
相比于氢气，甲醇具有较高的能量密度和较低的储存压力要求，可以大大减少储氢系统的复杂性和成本。
车载甲醇制氢氢燃料电池技术具有较高的能量转化效率。
甲醇在燃料电池中的氧化反应可以更充分地释放能量，相比传统燃烧方式，能够提供更高的工作效率和更低的排放。
车载甲醇制氢氢燃料电池技术还具有较好的适应性和可靠性。
甲醇燃料可以在较宽的温度范围内使用，适应不同地区和季节的需求。
而且，甲醇作为一种易于合成和获取的化学品，供应链相对成熟，能够提供稳定的燃料供应。
然而，车载甲醇制氢氢燃料电池技术也面临一些挑战和限制。
首先，甲醇燃料电池系统的成本相对较高，主要是由于催化剂和膜电极材料的昂贵性以及系统集成的复杂性所导致。
其次，甲醇燃料电池的氧化反应过程中会产生一定量的CO2和其他有害物质，对环境造成一定的影响。
此外，甲醇的储存和使用需要特殊的安全措施，以防止泄漏和事故发生。
为了克服上述问题和限制，研究人员正在不断努力改进车载甲醇制氢氢燃料电池技术。
一方面，通过提高催化剂的活性和稳定性，以及优化膜电极材料的性能，可以降低系统成本并提高能量转化效率。
另一方面，开展相关的环境监测和控制，以减少甲醇燃料电池系统的排放。
此外，加强甲醇的安全管理和储存技术研究，可以确保甲醇的安全使用。
在实际应用方面，车载甲醇制氢氢燃料电池技术已经取得了一些进展。
一些车辆制造商和研究机构已经成功开发出了使用甲醇燃料电池的原型车，并取得了良好的性能和可靠性。
然而，要实现车载甲醇制氢氢燃料电池技术的商业化应用，还需要进一步降低成本、提高系统的可靠性和安全性，并加强相关的政策支持和法规制定。
如何选择氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式
如何选择氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式氢燃料电池车是一种使用氢气作为燃料并通过氢燃料电池产生电能驱动电动机工作的车辆。
选择氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式是关键之一，这会直接影响到车辆的续航里程、充能时间、储氢安全等方面。
目前，常见的氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式有三种：压缩氢气储存、液态氢储存和固态氢储存。
下面将对这三种储氢方式进行详细介绍，并列举各自的优缺点。
压缩氢气储存是在高压条件下将氢气存储在气瓶中。
这种储氢方式的主要特点是储氢密度高、储氢效率高，但充氢时间相对较长，安全性较差。
由于氢气的压缩性较好，所以可以在气瓶中储存较多的氢气，从而提高车辆的续航里程。
液态氢储存是将氢气冷却至其临界温度以下，并将其液化保存。
液态氢储存的优点是储氢密度高、充氢速度快，但液态氢的挥发性较大，容易造成氢气泄露，增加了安全隐患。
此外，液态氢的制备成本较高，储氢系统的质量也相对较大，对车辆的整体重量和空间布局有一定影响。
固态氢储存是将氢气通过物理或化学方式固定在介孔中，形成储氢材料。
这种储氢方式的特点是储氢效率高、安全性较好，但储氢密度较低、充氢速度相对较慢。
目前，固态氢储存技术还处于研发阶段，尚未得到广泛应用，但有望在未来成为氢燃料电池车的重要储氢方式。
在选择氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式时，需要综合考虑以下几个方面：车辆的续航里程要求、充氢速度、储氢安全、制造和运营成本等。
首先，根据车辆的续航里程要求选择适当的储氢方式。
如果续航里程要求较高，则压缩氢气储存是一个不错的选择，因为它可以实现较高的储氢密度。
其次，考虑充氢速度。
压缩氢气储存和液态氢储存在充氢速度方面都有一定的优势，可以满足车辆的快速充能需求。
再次，储氢安全是一个非常重要的因素。
液态氢的挥发性较大，容易造成氢气泄露，增加了安全隐患。
固态氢储存由于储氢材料的制备和使用较为复杂，目前还存在一定的安全性和稳定性问题。
因此，在选择储氢方式时要考虑该方式的安全性能。
2024年车载储氢技术市场规模分析
2024年车载储氢技术市场规模分析引言随着电动汽车的快速发展，储能技术成为了汽车行业的热门话题之一。
而车载储氢技术作为一种可持续发展的储能解决方案，受到了广泛关注。
本文旨在对车载储氢技术市场规模进行深入分析，以揭示该技术的潜力和前景。
背景车载储氢技术是一种将氢气作为燃料储存在车辆中，用于驱动发动机的技术。
相较于传统的燃油车辆，车载储氢技术具有零排放、高能量密度等优势。
同时，储氢技术还可以充分利用可再生能源，实现能源的可持续利用。
市场规模根据市场研究机构的数据显示，全球车载储氢技术市场规模正在快速增长。
据预测，到2025年，该市场的价值将超过1000亿美元。
以下是对车载储氢技术市场规模的详细分析。
产品类型车载储氢技术市场主要分为压缩储氢和液态储氢两种类型。
其中，压缩储氢在市场中占据主导地位，拥有高能量密度、低成本等优势。
目前，液态储氢技术还处于发展阶段，但其能够提供更高的能量密度，未来具有较大的潜力。
应用领域车载储氢技术主要应用于汽车行业。
目前，乘用车和商用车是该市场的主要驱动力。
随着环保意识的提高和政府对绿色交通的支持，车载储氢技术在公共交通、物流运输等领域也开始得到广泛应用。
地域分布车载储氢技术市场在全球范围内呈现出分布不均衡的特点。
目前，北美地区是全球车载储氢技术市场的主要地区，占据着较大的市场份额。
欧洲地区紧随其后，快速增长的亚洲市场也开始崭露头角。
市场驱动因素车载储氢技术市场的快速增长离不开以下几个市场驱动因素：1.政策支持：政府出台了一系列支持储氢技术的政策和补贴措施，加速了市场的发展。
2.环保要求：为应对气候变化和环境污染，各国对车辆排放限制和环保要求越来越高，催生了车载储氢技术的需求。
3.新能源发展：随着可再生能源的发展，储氢技术被看作是能源储存和利用的重要手段，吸引了大量投资和研发。
市场前景车载储氢技术作为一种具有较高能量密度和零排放的储能解决方案，具备广阔的市场前景。
随着技术的不断进步和成本的降低，车载储氢技术将逐渐进入大众消费市场。
车载储氢系统概述
车载储氢系统概述作者：胡金金邱东葛兆凤吴学强侯欣来源：《时代汽车》2024年第01期摘要：车载储氢系统作为氢燃料汽车的氢气供应系统，需对其进行安全可靠的控制，才可对氢燃料电池的正常运行提供保障。
本文将车载储氢系统的结构、控制、故障判断等方面进行了简要介绍，并对储氢系统中氢气剩余量、续航里程等参数进行实时计算，以供驾驶员参考。
关键词：车载储氢系统储氢系统控制氢气剩余量1 引言氢能作为一种来源广泛、清洁无碳、应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介，也是实现交通运输等领域大规模脱碳的最佳选择。
氢能及燃料电池逐步成为全球能源技术革命的重要方向。
氢能可储可输，提高氢能储运效率，降低氢能储运成本，是氢能储运技术的发展重点[1]。
氢的储存方式主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式。
目前高压气态储氢在复合材料高压气瓶方面取得很好的进展，是移动式车载储氢的主流[2]，储氢瓶是车载储氢系统的主要部件，气瓶按照内部材质可分为铬钼钢气瓶（I型气瓶）、钢内胆纤维缠绕复合气瓶（II型气瓶）、鋁内胆碳纤维全缠绕复合气瓶（III型气瓶）和塑料内胆碳纤维全缠绕复合气瓶（IV 型气瓶）[3]。
具体分类及应用见表1。
目前，35MPa碳纤维缠绕III型瓶目前仍是我国燃料电池商用车的车载储氢方式，70MPa碳纤维缠绕IV型瓶已是国外燃料电池乘用车车载储氢的主流技术，70MPa碳纤维缠绕III型已少量用于我国燃料电池乘用车中。
2 车载储氢系统的结构及控制2.1 储氢系统的结构及加氢供氢过程车载储氢系统主要包含：储氢系统控制器、一个或多个储氢瓶（储氢瓶口安装有瓶阀、温度及压力传感器）、减压阀、减压阀后压力传感器、电磁关断阀等部件。
其中，储氢系统控制器主要负责整个传感器信号的采集、系统运行状态的协调控制、故障的诊断、执行器信号的输出等；储氢瓶主要用于储存氢气，储氢瓶口的瓶阀主要用于打开/关断氢气的流动；温度传感器用于监控瓶内温度，压力传感器用于监控瓶内压力；减压阀主要是对从瓶内出来的氢气进行减压；减压阀后压力传感器对减压后的压力进行监测；减压后的氢气再经电磁关断阀之后便与氢燃料电池直接相连，向燃料电池提供/关断氢气供应。
氢气储存、运输、供应难题的解决方案
氢气储存、运输、供应难题的解决方案燃料电池作为一种清洁高效的能源利用技术，广泛应用于汽车、船舶、飞机等领域。
然而，燃料电池技术中燃料氢气的储存、运输和供应这一难题严重影响了这项技术的商业化进程。
下面将从氢气的储存、运输和供应三方面分别提出解决方案。
一、氢气的储存储氢技术是燃料电池利用氢能的基础。
储氢技术按照储存原理分为物理储氢和化学储氢两大类。
物理储氢技术主要有高压气态储氢、低温液态储氢和高压液态储氢。
化学储氢有固态储氢（金属氢化物储氢）和有机液体储氢。
高压气态储氢技术是最常见的一种储氢技术，通过将氢气高压压缩的方式，以高密度气态形式，储存在大体积、质量重的气瓶中，具有简便易行、能耗低、成本较低、充放氢速度快等特点，在常温下就可以进行放氢，零下几十度低温环境也能正常工作，是发展最成熟的储氢技术。
目前高压气态储氢容器主要分为Ⅰ型纯钢制金属瓶、Ⅱ型钢制内胆纤维缠绕瓶、Ⅲ型铝内胆纤维缠绕瓶和Ⅳ型铝合金内胆纤维缠绕瓶四类。
Ⅲ型和Ⅳ型瓶由内胆碳纤维强化树脂层及玻璃纤维强化树脂层组成，重量明显减轻，提高了质量储氢密度，几乎无氢脆问题。
70MPa高压储氢罐的质量储氢密度可以达到5.7%，已经用于商业燃料电池汽车。
高压气态储氢是目前较为成熟的车载储氢技术，但是其体积储氢密度很小。
液态储氢技术是利用氢气被液化后，体积密度为气态时845倍的这一特点，将纯氢冷却到20K，使之液化后装到“低温储罐”中储存，从而高效运输氢气。
为了减少蒸发损失，储罐做成真空绝热的双层不锈钢容器，两层壁之间除保持真空外，还放置薄铝箔以防辐射。
该技术储氢密度大，对用于移动的燃料电池而言，具有很好的应用前景。
由于氢液化困难，导致液化成本较高。
液氢通常被使用在航天飞机上，近几年也在研发相关技术，向工业方面发展，目前低温液态储氢已经用于车载系统。
在商业化低温液态储氢上还需解决的问题是低温液态储氢既需要保证保温性能，又需要具备轻量化与高储氢密度特点的合适容器。
《氢燃料电池安全指南》(2019版)车载氢系统安全
2车载氢系统安全2.1安装及布置2.1.1车载氢系统安装及布置一般准则（1）车用氢系统的安装需依据GB/T 24549-2009 《燃料电池电动汽车安全要求》、GB/T 26990-2011《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》与GB/T 29126-2012《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》的规定，确保车载氢系统安装后，在正常使用条件下，应能安全、可靠地运行。
此外，车载氢系统中的储氢瓶与固定装置间应有防护垫，防止固定装置磨损瓶体，并严禁损伤氢瓶的缠绕层。
（2）车载氢系统（从氢气加注口至燃料电池进口，主要包括储氢瓶、管路、连接件、阀件与支架等）需型式试验，分别在车辆坐标系X、Y、Z三个方向施加8倍于充满标称工作压力氢气的储氢瓶重力的力，测量检查储氢瓶与固定座的相对位移，其值应小于13mm。
此外，严禁储氢瓶瓶嘴及附带的阀门或易熔合金塞经受长期应力。
在储氢瓶运输、安装、拆装过程中，尽量不采取直接吊装瓶嘴、阀门或易熔合金塞的方式进行。
（3）储氢瓶及附件的安装位置，应距车辆的边缘至少有100mm的距离，否则，应增加保护措施。
（4）氢系统管路、接头安装位置及走向要避开热源、电器、蓄电池等可能产生电弧或火花的地方，尤其管路接头不能位于密闭的空间内，应安装在能看得见或操作者易于操作的位置。
高压管路及部件可能产生静电的地方要可靠接地，并采取其他控制氢泄漏量及浓度的措施，确保即使产生静电也不会发生安全问题。
（5）储氢瓶和管路一般不应装在乘客舱、行李舱或其他通风不良的地方，但如果不可避免要安装在行李舱或其他通风不良的地方时，应设计通风管路或其他措施，将可能泄漏的氢气及时排出。
管路接头不得通过和安装在载人车厢内，不得安装在高热源、易磨损或易受冲击的位置。
（6）支撑和固定管路的金属零件不应直接与管路接触，需要加装非金属衬垫，但管路与支撑和固定件直接焊合或使用焊料连接的情况例外。
（7）加氢口不应位于乘客舱、行李舱或其他通风不良的地方；加氢口应具有能够防止尘土、液体和污染物等进入的防尘盖，防尘盖旁应注明加氢口的最大加注压力；加氢口应设置在客车侧面；加氢口应能够承受来自任意方向的670N的载荷，不应影响到氢系统气密性。
车载储氢技术和氢-电安全防护
低成本车载储氢技术及氢电安全技术近年来，氢作为一种清洁的“能源载体”引起了广泛关注。
氢燃料电池汽车以其能量转化率高、燃料经济性好、零排放等优点，已成为最为活跃的研究领域之一。
储氢技术是氢能源推广环节中的一项关键技术。
然而，由于氢气的特殊性质，氢气的储存成为现今阻碍氢能推广应用的瓶颈问题。
为了解决这一难题，各国科学家纷纷研究开发了多种储氢技术。
目前使用比较广泛的储氢手段主要有高压储氢，液态储氢，金属氧化物储氢，碳基材料储氢以及化学储氢等。
下面将车载燃料电池的几种储氢方式进行简单介绍。
高压储氢目前，工业上应用最多的储氢方式就是高压储氢。
高压储氢所用的储氢容器一般为钢制气瓶，通常商用的贮气瓶可耐受20MPa的氢气压力，从安全角度考虑，一般只贮压15MPa以下，由于氢气密度小，钢瓶自身的重量大，因此这样的方式质量储氢密度一般都低于3％。
远远没有达到美国能源部提出的质量分数为 6. 5% 的质量储氢密度标准和6. 2 kg/100 L 体积储氢密度标准，对于耐高压材料，科研人员研制出一种碳复合材料，其所制的容器经测试可耐受60MPa的高压，常规情况下其可装盛45MPa的氢气，与钢瓶相比，储氢能力大幅度提高。
美国通用公司首先研发出了用于燃料电池，耐压可达70MPa 的双层储氢罐，该储氢罐内层为碳复合材料，外层为抗冲击外壳，可储存3.1kg高压氢气。
德国基尔造船厂也研究开发出内置特种合金栅栏的新型储氢罐，其储氢性能要远高于一般容器，这种储氢罐理论使用寿命可达25年。
高压储氢的另一个研究方向是在容器内填装吸附氢气的材料，使氢气在高压时处于“准液态”状态，以此提高储氢密度。
高压储氢现在虽然应用较多，但它并不是理想的储氢方式。
首先是这种储氢方式需要高压氢气的注入，而升压过程便需要消耗能量，使成本提高。
其次，高压储氢对于受压容器的要求高，无法保证在实际应用中各种环境条件下储氢容器的稳定性，存在一定的安全隐患，因而有些国家明令禁止高压储氢类汽车与普通汽车行驶同一路线。
车载储氢罐的设计原理是
车载储氢罐的设计原理是
车载储氢罐的设计原理是利用高压存储氢气，在罐内通过压缩将氢气储存为液态或高压气态。
设计原理包括以下几个方面：
1. 材料选择: 车载储氢罐一般采用高强度且轻量化的材料，如碳纤维复合材料或金属合金等。
这些材料具有较高的强度和耐腐蚀性，能够承受高压氢气的存储要求。
2. 安全防护: 为确保罐内氢气的安全储存和使用，车载储氢罐应具备一系列安全防护措施。
例如，罐体上通常有高压阀门、温度和压力传感器等装置，以监测和控制储氢罐内的气体压力、温度等参数，确保储氢罐在正常操作范围内工作。
3. 热管理系统: 减少罐内温度上升对储氢罐造成的影响，车载储氢罐通常设计有热管理系统。
这些系统利用冷却装置，如热交换器、冷却剂和冷却通风系统等，以防止高温对氢气储存造成的膨胀和安全隐患。
4. 氢气充放气系统: 设计合理的氢气充放气系统，可以实现储氢罐内气体的安全充放。
充气系统通常包括阀门、压缩机和管道等组件，以确保氢气能够在规定压力范围内被储存和释放。
总的来说，车载储氢罐的设计原理是通过合理选材、安全防护、热管理和气体充放气系统的设计，实现对高压氢气的安全、高效储存和使用。
这种设计可以有效提高氢能源车辆的续航里程和安全性能。
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低成本车载储氢技术及氢电安全技术近年来，氢作为一种清洁的“能源载体”引起了广泛关注。
氢燃料电池汽车以其能量转化率高、燃料经济性好、零排放等优点，已成为最为活跃的研究领域之一。
储氢技术是氢能源推广环节中的一项关键技术。
然而，由于氢气的特殊性质，氢气的储存成为现今阻碍氢能推广应用的瓶颈问题。
为了解决这一难题，各国科学家纷纷研究开发了多种储氢技术。
目前使用比较广泛的储氢手段主要有高压储氢，液态储氢，金属氧化物储氢，碳基材料储氢以及化学储氢等。
下面将车载燃料电池的几种储氢方式进行简单介绍。
高压储氢目前，工业上应用最多的储氢方式就是高压储氢。
高压储氢所用的储氢容器一般为钢制气瓶，通常商用的贮气瓶可耐受20MPa的氢气压力，从安全角度考虑，一般只贮压15MPa以下，由于氢气密度小，钢瓶自身的重量大，因此这样的方式质量储氢密度一般都低于3％。
远远没有达到美国能源部提出的质量分数为6. 5% 的质量储氢密度标准和6. 2 kg/100 L 体积储氢密度标准，对于耐高压材料，科研人员研制出一种碳复合材料，其所制的容器经测试可耐受60MPa的高压，常规情况下其可装盛45MPa的氢气，与钢瓶相比，储氢能力大幅度提高。
美国通用公司首先研发出了用于燃料电池，耐压可达70MPa的双层储氢罐，该储氢罐内层为碳复合材料，外层为抗冲击外壳，可储存3.1kg高压氢气。
德国基尔造船厂也研究开发出内置特种合金栅栏的新型储氢罐，其储氢性能要远高于一般容器，这种储氢罐理论使用寿命可达25年。
高压储氢的另一个研究方向是在容器内填装吸附氢气的材料，使氢气在高压时处于“准液态”状态，以此提高储氢密度。
高压储氢现在虽然应用较多，但它并不是理想的储氢方式。
首先是这种储氢方式需要高压氢气的注入，而升压过程便需要消耗能量，使成本提高。
其次，高压储氢对于受压容器的要求高，无法保证在实际应用中各种环境条件下储氢容器的稳定性，存在一定的安全隐患，因而有些国家明令禁止高压储氢类汽车与普通汽车行驶同一路线。
低温液化储氢低温液化储氢指的是将纯氢气冷却到-253℃，使之液化，而后将其装到低温储罐中。
液态氢的密度为70.6kg／m3，其质量密度和体积密度都远高于高压储氢，对于交通工具用氢内燃机和燃料电池而言，应用前景十分诱人。
然而，氢气的深冷液化过程十分困难，首先需要将氢气进行压缩，再经热交换器进行冷却，低温高压的氢气最后经节流阀进行进一步冷却，制得液态氢。
墨西哥SS．SOLUCIONES 公司开发了一种内部是特殊冷却材料CRM的冷却装置，其主要优势是热焓变化大，该液化储氢装置有望在不久的将来可得到推广。
目前，液态储氢技术主要用于火箭、卫星等航天领域。
液态储氢技术虽前景诱人，但它的缺点也是显而易见。
多级压缩冷却过程使其耗能严重，目前制备1L液氢需耗能l 1-12 KW·h。
如此，液态储氢制备成本过高。
另外，液态储氢对低温储罐的绝热性能要求苛刻，因此对低温储氢罐的设计制造及材料选择也成本高昂，尚属难题。
物理吸附储氢物理吸附储氢是利用高比表面积或多孔材料对氢气的物理吸附作用储存氢气。
这种储氢方式操作简便，安全易行，吸脱氢都较为容易。
用于这方面研究的材料主要有两类：碳基材料以及金属有机框架材料。
活性炭价格低廉，比表面积高，有着与气体分子尺度相近的微孔，因此很早就有人将其作为储氢材料进行研究。
上个世纪八十年代有人在-195℃和-208℃低温下，压力为0—4.15MPa时，氢气在不同活性炭上的吸附等温线，研究发现，压力为4.15MPa时，其吸附储氢容量可分别达6.8wt％和8.2wt％。
美国J．A．Schwarz领导的团队在20世纪80年代末对活性炭吸附储氢的机理进行了研究，他们所得到的最好储氢结果是在87K，59arm时，吸附量为4.8％。
伴随实验的开展，也有许多这方面的理论研究，例如有文献报道利用格子理论研究了温度、压力以及活性炭对吸附氢气的影响，并绘制了等温吸附曲线和过量吸附曲线。
用于吸附储氢的另一类碳基材料是碳纳米管。
Dillon AC等人在133K，0.04Mpa条件下对含有10％单壁碳纳米管的碳灰进行了吸附储氢研究，发现其储氢量可高达10wt％对于碳纳米管吸附储氢的理论研究也有大量报道，Levesque，D等人利用蒙特卡罗数值模拟的方法研究了单壁碳纳米管的储氢性能，发现在298K，10Mpa压力时，单壁碳纳米管的储氢性能要比某些活性炭高15％。
SangSoo Han等人利用密度泛函理论研究了氢气在单壁碳纳米管上的物理吸附和化学吸附，研究发现氢分子更倾向于聚集于碳纳米管内壁中，但氢分子难于进入碳纳米管内部，原子态的氢更容易进入其中。
金属有机框架化合物(MOF)是一种金属原子与有机配合物形成的聚合物，它具有表面积高，孔隙度大，孔径结构可调节等优点。
美国加州大学Vaghi教授是MOF合成的权威人物，他的团队目前已合成了几百种MOF材料。
他将其中的一种材MOF用于进行储氢实验，确定其在77K时所吸附的氢气比迄今为止任何一种不加压结构材料都要多，这些氢分子甚至比固态氢更为紧密。
2009年，诺丁汉大学的科学家也成功制备了一种比表面积达3800m2／g的金属有机框架化合物，其在77K，7.7Mpa时，储氢量可达10wt％。
物理吸附储氢虽然前景看好，研究广泛，但其主要的缺陷在于该种储氢方式储氢量不高，难以达到实用要求，这是因为氢气分子与吸附载体只存在弱的范德华力，很快达到吸附饱和，无法继续吸附，若是采用低温吸附，则又大大提高了储氢成本。
金属氢化物储氢金属氢化物储氢是利用氢气与某些金属反应生成金属氢化物实现氢气储存，这类金属氢化物在高温或低压下再释放出氢气，实现氢气的可逆存储。
金属氢化物储氢主要有安全性好，操作方便等优点。
目前，用于储氢的合金大致可分为4大类：①钛铁合金；②镁系合金；③稀土镧镍；④钒、铌、锆等多元素合金。
钛铁合金中TiFe最具代表性，1974年由美国Reilly和Wiswall首先发明，它具有储氢量达，吸放氢压力适中，成本低廉等优点，但也存在活化困难的缺点。
镁系合金的代表化合物是MgaNi，其理论储氢量可达3.6wt％，由于其较高的储氢量，得到了广泛的研究，但它的缺点在于吸氢速率慢，放氢温度较高。
镧镍合金是发展较早的储氢合金，早在1968年，荷兰Philips实验室首先报道了这类合金的储氢性能，其氢化物LaNi5H6储氢量为1.4wt％。
这类材料分解热低，适合在室温下使用，不足之处在于储氢质量密度不足，吸放氢过程易粉化，循环性能差。
钒、铌、锆多元素合金都由稀有金属构成，价格昂贵，只适用于某些特殊场合。
1996年，日本丰田汽车公司首次将金属氢化物用于燃料电池汽车，其使用的TiMn储氢合金，储氢量为2wt％。
2001年，该公司推出储氢合金燃料电池样车，该车最高时速可达150km／h，可一次性行驶300km以上。
金属氢化物储氢目前存在的问题主要有以下几个方面：一是由于金属氢化物自身重量大而导致质量储氢密度较低；二是很多金属氢化物吸脱氢气温度高，吸脱速率慢；三是某些金属合金其自身成本过高，难以普及。
非金属氢化物储氢非金属氢化物指的是一类非金属含氢化合物，这类化合物主要是氨硼烷类化合物。
这类化合物与金属氢化物相比，由于它们自身的质量小，所以它们的质量储氢密度要远高于金属氢化物，是一类理想的化学储氢材料。
氨硼烷NH3BH3是此类材料中最简单的储氢分子，在室温下稳定，释氢温度低，质量储氢密度高达19.6wt％，远高于美国能源部的指标。
氨硼烷分解放氢方式主要有两种：一是受热分解，二是水解，其中热分解放氢更适用于为燃料电池体系供氢。
2005年，Anna Gutowska等人首次将氨硼烷负载于介孔硅材料SBA-15的孔道中，促使氨硼烷脱氢温度降至50℃，脱氢速率提高，且未发现硼烷挥发物。
2011年，美国俄勒冈大学的研究人员合成了BN-甲醛-环戊烷化合物，该化合物质量储氢密度为4.7wt％，体积储氢密度为42g H2／L，常温下为液态，FeCl2为催化剂时，在20分钟内就可完成定量脱氢，并且脱氢后无有害气体产生。
氨硼烷类储氢材料储氢含量高，脱氢条件温和，引起了众多科学工作者的关注。
但该类储氢材料的弊端主要在于其再生过程繁复并且成本高昂，一些氨硼烷脱氢动力学性能不佳，脱氢速率低。
此外，该类化合物易生成有毒有害气体氨气和硼烷，影响了它的推广。
有机液态化合物储氢有机液态储氢是利用烯烃或芳香烃作为储氢载体与氢气反应生成烷烃或环烷烃实现氢气的存储，再由烷烃、环烷烃脱氢释放氢气的可逆储氢体系。
以苯一环己烷体系为例，有机液态储氢其储放氢过程图示如下：图1有机液态储氢储放氢循环从上图中可以看出，有机液态化合物储放氢循环过程实质上是由两个有机化学反应构成：储氢过程是利用氢气对芳香烃的加成反应，生成饱和环烷烃；放氢过程是将环烷烃脱氢，释放出氢气并重新生成芳香烃。
与前面所述的几种储氢方式相比，有机液态储氢有着众多突出的优势：①储氢量高。
例如，环己烷和甲基环己烷其质量储氢密度可分别达到7.14wt％和6.12wt％，十氢化萘的质量储氢密度甚至达到了7.25wt％，已经达到或高于美国能源部2010年6.0wt％的储氢目标。
②循环性能好。
该类有机化合物加氢反应和脱氢反应高度可逆，在多次循环使用后性能不发生变化。
③价廉易得。
有机液态储氢化合物多为工业上可大量生产的通用化学品，生产成本低，价格低廉。
④储运安全，污染小。
这类物质毒性低，安全性好，对设备要求不高，可长距离运输。
⑤基础设施投资小。
由于该类有机化合物在常温下呈液态，与当前使用的汽油类似，在推广使用时可沿用现有的基础设备，最大限度地降低投资成本，这是其它储氢方式所无法比拟的。
由中国地质大学旗下武汉地质资源环境工业技术研究院、同济大学、江苏氢阳能源有限公司、扬子江汽车等联合研发的“泰歌号”氢能源客车（样车）在武汉东风扬子江汽车公司下线，据了解，氢能源客车“泰歌号”在常温常压环境下，以液态氢为汽车驱动能源，是全球首台常温常压储氢氢能汽车经过三年多的努力，研究团队已经找到了相当一批性能优于氮乙基咔唑的新型储氢材料。
通过理论计算与实验研究相结合，设计合成了一系列在常温下呈液态的单一组分氮杂有机液态储氢材料。
技术团队研发的多元低共熔有机液态储氢材料在降低熔点方面已取得了很好的研究进展，能在常温常压下储存和运输，且其加/脱氢温度低，技术性能指标已超过美国能源部颁布的车用储氢材料标准，具备工业化应用的条件。
技术团队研发的氮杂有机液态储氢材料具有极好的实用性，从规模化部署角度看，只需将现有基于石油的输运基础设施稍加改造即可直接加以利用，能够节省大量基础建设成本，这为氢能的规模化利用提供了一种极为可行的技术解决方案，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。