燃料電池電動汽車事故處置措施初探

摘要：燃料電池電動汽車（FCEV）作為一種新興的綠色交通工具，其安全性問題始終備受關(guān)注。在事故救援過程中，由于燃料電池系統(tǒng)的特殊性，傳統(tǒng)的救援技術(shù)可能不適用。因此，深入研究燃料電池電動汽車事故救援技術(shù)對消防救援隊伍日常處置能力的切實提升具有十分重要的意義。通過對燃料電池電動汽車的分類、工作原理以及在事故中可能出現(xiàn)的安全隱患問題進行逐一分析，提出了針對性處置措施，同時對消防救援人員在事故現(xiàn)場的安全防護措施進行了具體研判，以確保此類事故救援過程的順利進行。

關(guān)鍵詞：燃料電池電動汽車；新能源；滅火救援；安全防護

中圖分類號：D631.6 文獻標識碼：A 文章編號：2096-1227（2024）08-0051-03

與純電動汽車不同，燃料電池電動汽車利用氫氣與氧氣在燃料電池中進行電化學反應生成電力，這一創(chuàng)新技術(shù)為解決長期存在的能源與環(huán)境問題提供了新途徑。盡管燃料電池汽車擁有諸多優(yōu)點，其特殊能源形式和復雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也帶來了新的安全挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的研究多集中于燃料電池的性能優(yōu)化和壽命延長，而針對事故情況下的救援操作技術(shù)研究相對較少。為了填補這一空白，本文初步探索了燃料電池電動汽車在事故情況下的特殊救援需求，分析了救援過程中可能遇到的技術(shù)難題，提出了一套完整的燃料電池電動汽車事故救援流程，包括事故評估、救援方案制定、救援實施和事后處理等環(huán)節(jié)，旨在為各級消防救援隊伍提供一套基于現(xiàn)有技術(shù)和最佳實踐的救援指南，以應對燃料電池電動汽車特有的事故情況。

1 燃料電池電動汽車的分類

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護意識的提升，傳統(tǒng)燃油汽車正逐漸讓位于更加高效、清潔的交通工具。燃料電池電動汽車（Fuel Cell Electric Vehicle， FCEV）因其高能量效率和低排放特性，已成為新能源汽車領(lǐng)域的重要分支。燃料電池電動汽車（FCEV）的分類主要根據(jù)其動力系統(tǒng)配置的不同進行劃分。具體分類如下：

1.1 純?nèi)剂想姵仳?qū)動電動汽車

這種類型的車輛僅使用燃料電池作為動力源，所有所需的功率都由燃料電池提供。該車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于控制和整體布置；部件較少，有利于整車輕量化；能量傳遞效率高，提高燃油經(jīng)濟性。燃料電池的功率需求高、成本大；對燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)性能和可靠性要求嚴格；不能進行制動能量回收[1]。在車輛發(fā)生碰撞或其他類型的事故時，燃料電池系統(tǒng)可能遭受損害，存在如氫氣泄漏、電池損壞等潛在的安全風險。這些情況要求專業(yè)的應急響應和救援策略，以確保事故現(xiàn)場人員的安全并防止環(huán)境災害。

1.2 燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動電動汽車

該類型車輛在純?nèi)剂想姵氐幕A上增加了輔助動力電池，共同驅(qū)動車輛，降低了對燃料電池的功率要求，從而降低整車成本；燃料電池可以在較理想的工作條件下運行，有效提高了車體的行駛效率，且該車對燃料電池動態(tài)響應性能要求較低，并具備較好的冷啟動性能，使用過程中能夠回收制動能量。然而，隨著增加動力電池使車輛質(zhì)量增大，影響動力性和經(jīng)濟性，充放電過程中有能量損耗，系統(tǒng)復雜，導致車體整體的控制難度也隨之增加?？紤]到燃料電池汽車不斷攀升的市場份額和日益增長的公共關(guān)注，探究專門的事故救援技術(shù)變得尤為迫切。

1.3 燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動電動汽車

在這種配置中，燃料電池和超級電容器聯(lián)合為電動機提供能量。該車的優(yōu)點是超級電容器充放電響應快，能迅速調(diào)節(jié)能量需求的變化，保障汽車的動力性能。但是，該車超級電容器比能量低，峰值功率持續(xù)時間短；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，對控制要求高。

1.4 燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動電動汽車

這種結(jié)構(gòu)結(jié)合了燃料電池、動力電池和超級電容器三者的優(yōu)點，共同驅(qū)動車輛。該車行駛過程中各動力源分工明確，發(fā)揮各自優(yōu)勢；燃料電池輸出穩(wěn)定；動力電池負責低頻能量需求；超級電容管理高頻能量波動，實現(xiàn)最優(yōu)的能量利用和動態(tài)特性。然而，隨著該車系統(tǒng)重量可能增加以及整體復雜度提高，車輛行駛過程中發(fā)生事故的概率也隨之增大。

2 燃料電池電動汽車的火災隱患

燃料電池電動汽車在運行過程中，由于其獨特的動力系統(tǒng)和燃料特性，存在氫氣泄漏、高壓電壓系統(tǒng)風險、動力電池失控、充電設施問題以及材料和結(jié)構(gòu)缺陷等與普通燃油車輛不同的火災隱患。每個隱患問題都有其獨特的成因和應對策略，需要綜合防范和緊急處理，這些隱患不僅關(guān)系車輛本身的安全，還可能對周圍環(huán)境和人員造成嚴重威脅。以下詳細分析燃料電池電動汽車的火災隱患：

2.1 存在氫氣泄漏的風險

氫氣具有較小的分子直徑和極高的擴散性，容易從微小縫隙中泄漏。加氫、儲氫、輸氫過程中，若設備密封不嚴或管道老化，極易發(fā)生氫氣泄漏。泄漏的氫氣遇到明火、高溫或特定濃度范圍（4%～75%）時，會迅速燃燒甚至爆炸。這種泄漏可能導致難以控制的火災，增加撲救難度。

2.2 燃料電池系統(tǒng)高壓電壓風險

燃料電池系統(tǒng)工作電壓較高，如發(fā)生短路或電氣故障，可能引發(fā)電弧或火花，進而點燃氫氣。由于電氣系統(tǒng)的控制復雜，若出現(xiàn)故障，極有可能導致無法及時切斷電源，使得火災事故更難處理。

此外，雖然燃料電池汽車主要依靠氫氣驅(qū)動，但仍配備有輔助的動力電池。這些動力電池大多數(shù)為鋰離子電池，普遍存在不同程度的火災隱患。鋰離子電池一旦失控燃燒，火勢猛烈且溫度高，易發(fā)生復燃。這種火災往往具有突發(fā)性和劇烈性，給救援帶來極大困難。特別是當電池溫度超過極限時，普遍會發(fā)生熱失控現(xiàn)象，導致動力源內(nèi)部溫度和壓力急劇上升，最終引發(fā)劇烈爆炸和大規(guī)?；馂?。一旦動力電池出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，短時間內(nèi)極有可能引燃整個電池組，形成不可控制的燃燒局面。

2.3 充電設施及充電環(huán)境問題

燃料電池電動汽車加氫站或充電設施若設計不合理，存在安全隱患如電源不穩(wěn)定、通風不良等，都可能成為火災誘因。特別是部分操作人員未經(jīng)專業(yè)培訓，對加氫、充電操作不當，也可能引發(fā)火災事故。

2.4 車體材料和結(jié)構(gòu)缺陷問題

氫瓶和管路材料若存在缺陷，長期使用后可能發(fā)生疲勞裂紋，導致氫氣泄漏。燃料電池電動汽車設計中若未充分考慮氫系統(tǒng)的安全布局和緊急情況下的處理措施，也會增加火災風險。

3 燃料電池電動汽車火災的處置措施

燃料電池電動汽車（FCEV）在發(fā)生火災時，現(xiàn)場參與處置的消防指戰(zhàn)員應當根據(jù)車輛的結(jié)構(gòu)特點及時有效地采取針對性處置措施。燃料電池電動汽車火災的處置涉及氫氣泄漏處理、初起火災處理、電氣安全控制、緊急冷卻與滅火以及事故后處理等多個方面。每個方面都需要專業(yè)的救援人員和科學的處置措施，以確保事故得到及時有效的控制和處理。以下是針對燃料電池電動汽車火災的詳細處置措施：

3.1 氫氣泄漏的處理預兆和識別

燃料電池電動汽車發(fā)生氫氣泄漏的主要預兆包括氫氣管路松動、壓力表讀數(shù)持續(xù)下降、氫氣泄漏報警、氫系統(tǒng)低壓報警、儲氫瓶PRD泄壓等?，F(xiàn)場指戰(zhàn)員可以借助較為輕便的物體初步判斷泄漏的具體位置和泄漏程度。若在加注氫氣時發(fā)生泄漏，應立即停止加注操作，將氫氣源隔開并釋放管路中的壓力。對泄漏量較小的情況，需要事故單位技術(shù)人員及時關(guān)閉儲氫瓶閥并推離站區(qū)；泄漏量較大時，應當立即停站并疏散周邊人員，并準備干粉等針對性的滅火藥劑。若在車輛運行中發(fā)生泄漏，應立即靠邊停車，關(guān)閉氫閥開關(guān)和電源，設立警戒標識，并通知售后人員到場處理。

3.2 初起火災的處理

在火災初起時，現(xiàn)場指戰(zhàn)員應當迅速查明燃燒位置和主要危險特性。使用干粉滅火器進行初步撲救，大聲呼救并組織人員開展應急處置，同時報警。對有人員被困的起火車輛，堅持“救人第一、科學施救”原則，同步開展破拆、滅火、救人行動。對火勢處于初起階段且滿足斷電條件的車輛，立即切斷高壓電源，防止電弧或火花引發(fā)氫氣燃燒。作業(yè)過程中，救援人員應根據(jù)電壓特性佩戴絕緣手套、絕緣服等防護裝備，使用絕緣工具進行救援操作，以防觸電。

3.3 緊急冷卻與滅火冷卻措施

對燃燒的動力電池包，利用大量水或泡沫進行強制冷卻，防止電池組過熱引發(fā)爆炸；對車體內(nèi)部裝載的普通物品，可使用干粉、消防水等；電氣火災應先切斷電源，用二氧化碳或干粉滅火器撲滅?；馂膿錅绾?，應當?shù)谝粫r間保護好現(xiàn)場，接受事故調(diào)查并如實提供火災情況，將受傷人員及時轉(zhuǎn)送醫(yī)院進行緊急救護，確保被困人員能夠得到及時的醫(yī)治[2]。

4 燃料電池電動汽車火災處置過程中的注意事項

在燃料電池電動汽車火災處置過程中，必須遵循一系列嚴格的注意事項以確保救援人員和公眾的安全，以及有效地控制和撲滅火災。以下是關(guān)鍵的注意事項：

4.1 氫氣泄漏的識別與防范檢測

現(xiàn)場處置過程中，各級消防指戰(zhàn)員必須使用專業(yè)的可燃氣體探測器持續(xù)監(jiān)測氫氣濃度，尤其是在無法直觀看到泄漏點的封閉空間或復雜環(huán)境中。特別在相對較為封閉的空間或通風不良的場所，應增強通風，避免氫氣積聚達到爆炸濃度。

4.2 強化現(xiàn)場管控

根據(jù)事故嚴重程度劃分警戒范圍，疏散圍觀人員并協(xié)調(diào)交警部門疏導交通。設置安全員嚴格封控警戒范圍，使用可燃氣體檢測儀等設備不間斷檢測現(xiàn)場氣體濃度。

4.3  加強個人防護

現(xiàn)場救援人員必須佩戴空氣呼吸器或其他適當?shù)暮粑雷o裝置，以防止吸入有毒氣體、煙霧或氫氣。處置過程中，各級消防救援人員必須佩戴全套防護裝備，包括空氣呼吸器、絕緣手套、絕緣靴等，并在靠近事故車輛時使用漏電探測儀進行檢測。情況緊急時，特別是在處理電池火災的過程中，還應當結(jié)合處置要求佩戴密閉式防化服，以保護皮膚免受高溫和化學物質(zhì)的傷害。在接近或操作電氣系統(tǒng)（包括高壓電池和燃料電池）時，必須使用絕緣工具并穿戴絕緣手套，以防處置過程中發(fā)生觸電現(xiàn)象。如安全情況允許，應及時提請事故單位技術(shù)人員盡快切斷車輛電源，包括燃料電池系統(tǒng)和任何附屬電池。

4.4 根據(jù)起火物料理化性質(zhì)選擇合適的滅火劑

根據(jù)火源類型選擇正確的滅火劑，例如，對于涉及鋰電池的火災，使用水或泡沫進行冷卻是更安全的選擇。如果火災涉及大量的金屬氫化物，避免直接使用水滅火，因為這可能引發(fā)更劇烈的化學反應和火勢擴大。

4.5 開展現(xiàn)場管控與交通疏導并設置安全警戒線

各級消防指戰(zhàn)員抵達處置現(xiàn)場時，必須第一時間協(xié)調(diào)當?shù)亟痪块T，對周邊道路進行封鎖和交通疏導，確保救援車輛迅速到達，同時防止普通民眾接近危險區(qū)域。在此基礎上，動態(tài)設立安全警戒區(qū)，并確保所有無關(guān)人員撤離火災現(xiàn)場，防止氫氣泄漏范圍擴大或火災蔓延。

處置燃料電池電動汽車火災需要高度的專業(yè)性和嚴謹性，鑒于燃料電池電動汽車的特殊風險，各級消防救援隊伍應當與環(huán)保、電力、交通等相關(guān)部門進行聯(lián)合救援訓練和實際響應。提高所有相關(guān)人員對燃料電池技術(shù)特有風險的認識，包括氫氣的特性、電池的結(jié)構(gòu)以及緊急響應的最佳時間。

5 結(jié)束語

隨著燃料電池電動汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，其在環(huán)保、能效方面的優(yōu)勢日益凸顯，成為未來汽車發(fā)展的重要方向。然而，燃料電池電動汽車所特有的火災隱患也不容忽視。本文初步探討了燃料電池電動汽車的分類、火災隱患以及相應的處置措施，旨在提高公眾及應急響應人員對燃料電池電動汽車火災的認識和應對能力。同時，鑒于燃料電池電動汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，未來還需要進一步深入研究和完善相關(guān)救援技術(shù)。

參考文獻

[1]郭其云.談綜合性消防救援隊伍與多種形式消防隊伍聯(lián)勤聯(lián)動[J].武警學院學報，2019，35（12）：28-32．

[2]李紹寧.微細結(jié)構(gòu)泡沫滅火系統(tǒng)對特高壓換流站火災實戰(zhàn)處置效能的研究[J].中國人民警察大學學報，2023，39（8）：63-66+71．