燃料電池汽車安全性主要是車載氫系統的安全，包括高壓儲氫罐、供氫系統和燃料電池發電系統。本文從材料選擇、氫泄漏監測、防靜電、防爆和阻燃等五個角度重點說明如何在技術層面保障燃料電池汽車的安全。

1、材料選擇

車載高壓儲氫瓶一般選擇鋁合金或復合材料來避免氫脆的發生。如豐田Mirai的儲氫罐由三層結構組成，內是高強度聚合物，中間層是碳纖維和聚合物的混合材料，外層是剝離纖維和聚合物的混合材料。供氫系統管道及閥門采用適用于氫氣的材料，如抗氫脆的不銹鋼、鋁合金材料或聚合物，在元器件承壓上留有足夠的安全余量。

2、元器件防護

為了防止電路中產生電火花點燃氫氣，燃料電池汽車的電氣元件、管路、閥門都要采用相應的防爆、防靜電、阻燃、防水、防鹽霧材料。如為了防止繼電器觸點動作放出電弧引燃氫氣，氫安全系統中一般選用防爆固態繼電器。此外，元器件的防水防塵、線束阻燃的級別也應達到相應的級別要求，這些都比普通的燃油車、電動汽車有著更高的要求。

3、車載氫系統安全防護

主要通過對高壓儲氫瓶和氫氣管道進行安全設計、安裝安全設施，來保障供氫系統的安全。如圖1，車載氫系統的安全防護體系主要包括排空管、安全閥、手動截止閥、單向閥、泄壓球閥、碰撞傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電磁閥、碰撞傳感器等。一旦發生意外，氫系統控制器會把監控信息傳給安全部件，各安全部件及時動作，使燃料電池汽車處于安全狀態。各安全部件功能見表2。

4、氫系統安全監控

車載氫系統的安全監控是防護的前提，是對儲氫瓶系統、乘客艙、燃料電池發動機系統以及尾氣排放處的氫氣泄漏、系統壓力、系統溫度、電氣元件及其他器件進行實時監控，燃料電池汽車加氫、用氫的安全。如表3，主要監控內容包括氫氣泄漏、加注過程、儲氫瓶溫度、供氫管路壓力、電氣元件短路等。

5、碰撞安全防護

這類防護是為了保證發生碰撞時儲氫系統、氫氣管路、燃料電池電堆、各類閥門等關鍵部件不遭受危害性破壞。防碰撞設計除了關鍵零部件具有防撞能力外，還通過位置布置、固定裝置保護和慣性開關監控碰撞，并與車載氫監控系統聯動，實現自動斷電、關閉閥門等保護性措施。如燃料電池巴士的高壓儲氫瓶防止在車身頂部，發生泄漏時氫氣可以迅速排放到大氣中。

高壓儲氫瓶是燃料電池車主要安全隱患所在，通過足夠強度的專用固定支架將儲氫瓶、瓶閥和高壓管路集成在一起，并用鋼帶支撐，以限制在碰撞過程中高壓氫瓶的位移，避免因碰撞造成氫氣的泄漏。

由于碰撞過程復雜，僅僅零部件的設計仍顯不足，整車上進行慣性開關的冗余設計以保萬無一失。發生碰撞時慣性開關被激活，將碰撞信號傳送至氫系統控制器，氫系統控制器立即發出指令關閉儲氫瓶閥門，斷開氫氣供應，將氫氣的泄漏量降低至低。

安全技術的案例分析

巴拉德氫燃料電池技術商業化早，實際運營時間長，我們以巴拉德的產品為例，簡單說明上述安全技術的實際應用：（1）如果巴拉德的燃料電池模塊發生泄露，它會啟動“故障保護”。（2）巴拉德燃料電池系統包括：板載泄漏檢測，通風系統，以防止泄漏達到易燃水平，通過煙霧探測器或熱探測器進行火災探測，排放燃料電池的減壓裝置。這些措施能夠很好的預防氫氣泄露:（3）在發生意外之時，巴拉德燃料電池動力模塊的設計兼顧乘客和操作員的安全。比如：小泄漏會觸發預警，以便駕駛員在車輛仍然安全時停車。（4）碰撞傳感器設計用于激活“安全關閉”序列，鎖定罐中的高壓氫，并將高壓組件與系統隔離。這些都使得乘員有一定的時間進行疏散。

巴拉德氫燃料電池技術比較成熟，在安全性設計方面考慮較為周到，事實上，巴拉德產品其安全性已經足以和燃油車，這為我們技術研究提供了參考依據。

此外，美國有超過3%的叉車使用了燃料電池系統，大多為普拉格提供，多年來運營情況較好。豐田在美國也投入了數千輛燃料電池汽車，數年來運行良好。綜上，加拿大、美國、日本的數家企業運營經驗證明了只要在設計上做好安全防護措施，操作時嚴格按照標準，氫氣在使用上是安全的。