氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置与评价方法与流程

本发明涉及一种氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置与评价方法，属于汽车燃料电池燃爆危害评估。

背景技术：

1、氢燃料电池汽车(fcv)是我国新能源汽车的重要发展方向，也是助力我国由汽车大国迈向汽车强国的重要支撑。然而，氢气爆炸极限宽、点火能量低、爆炸强度大，一旦发生泄漏，易发生燃烧、爆炸等灾害事故，如何精准复现和科学评价车载氢系统氢气泄漏致灾行为，是fcv发展过程中急需解决的重大挑战，对fcv氢气探测报警系统设置、乘员安全疏散、消防应急处置等均具有重要指导意义。

2、国内外研究机构和专家学者在氢气泄漏扩散与燃爆致灾等方面进行了研究，有的开展了氢气亚音速泄漏扩散试验，采用氢气和温度传感器实时监测氢气的浓度和温度分布规律，获取了氢气的基本流动模式与亚音速泄漏的不同阶段，有的考察了不同开窗场景下环境风速对氢气泄漏扩散的影响，有的开展了不同泄漏孔径条件下的高压氢气射流火试验，利用纹影法阐明了欠膨胀非预混氢气射流火焰的吹脱现象，有的基于cfd技术模拟了隧道内氢运输车氢气泄漏形成喷射火的行为，阐明了氢气泄漏流量、泄漏面积及通风条件对隧道内喷射火温度与氢气扩散规律的影响，有的利用gasflow-mpi代码模拟了密闭空间内的氢喷射火行为，分析了氢气喷射火的温度及其对周围环境的热辐射影响，有的开展了0.06mpa和0.10mpa氢气射流火焰的热特性试验研究，厘清了氢气射流火焰热特性与压力、流量的关系。

3、综上所述，车载氢系统氢气泄漏着火危害评价是国内外fcv安全性研究的热点，是保障fcv安全应用与推广的一项关键技术，但是，现有技术对于根据汽车内部真实空间形态，进行氢气泄漏燃爆危害评价却未能形成行之有效的评价系统和评价方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氢燃料电池汽车高压氢气泄漏燃爆危害评价方法与装置，实现对于车载氢系统氢气泄漏着火燃爆危害的试验检测和具体评估。

2、本发明采取以下技术方案：

3、一种氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置，包括供气模块、检漏模块、氢气泄露模块、控制模块、数据采集模块、汽车模型；所述供气模块包括气体瓶1；气体瓶1经减压阀2、电磁阀一3、氢气质量流量计4向氢气泄漏罐6内加入预设压力/总量的氢气；所述检漏模块用于分别检查正压和负压条件下整个装置的密封性能，包括氮气瓶、真空泵7、电磁阀二8，正压检漏时，氮气经减压阀2、电磁阀一3、质量流量计4向氢气泄漏罐5内加入预设压力的氮气，当氢气泄漏罐5内的压力达到预设压力，控制模块自动切断电磁阀一3和质量流量计4，然后保压设定时间，若压降小于设定百分比，则说明密封性良好；负压检漏时，通过真空泵将装置内的压力抽至小于0.1kpa，保持设定时间，若压升小于设定百分比，则说明密封性良好；所述氢气泄漏模块包括氢气泄漏罐5、压力传感器一6、管路9、压力传感器二10、电磁阀三11、喷嘴12；开始释放氢气时，将喷嘴12连接到汽车模型内的某一泄漏接口，泄漏罐内氢气经管路9、电磁阀三11、喷嘴12向汽车模型内喷出，然后被点火器14点燃；所述压力传感器一6，压力传感器二10用于测试氢气泄放过程中的储罐5和管路9上的压力变化，以便获取氢气泄漏的时间、速率参数；所述汽车模型带有可视观察窗，在汽车模型内的不同位置布置有氢气泄漏连接口，汽车模型上还布置有温度、热辐射和压力传感器，用于监测氢气着火后在汽车模型不同位置的温度、热辐射和压力，汽车模型内部或者外部设有用于采集氢气喷射火火焰时间、火焰长度的摄像机。

4、优选的，保压的设定时间为10min，压降的设定百分比为1％。

5、优选的，所述点火器为电阻丝加热棒，点火器温度为800-1000℃，可瞬间点燃氢气。

6、优选的，所述泄露罐5、管路9的耐压强度至少为30mpa，所述喷嘴为1-10mm。

7、一种上述任意一项所述的氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置的评价方法，

8、开始充气前，首先在控制模块上设定截止压力和氢气加注流量，氢气质量流量计的流量控制量程至少为0-1000ml/min，在供气过程中，压力传感器6实时监测氢气泄漏罐内的压力，并传输给控制模块，当氢气泄漏罐内的压力距截至压力0.1mpa时，氢气加注流量自动缩小为100ml/min，当氢气泄漏罐内的压力达到截止压力，控制模块自动切断电磁阀1和氢气质量流量计，供气完毕；

9、评价指标为汽车模型内的最高温度、最大压力、火焰时间、火焰长度4个指标，权重分别为0.25，0.25，0.3，0.2，各指标分值划分如下表所示，最后四个指标的分值相加得到危害分值，0-25为轻度危险，25-50为中度危险，50-75为高度危险，75-100为重度危险：

10、

11、其中，t0表示设定的参考温度，p0表示设定的参考压力。

12、本发明的有益效果在于：提供一种氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置以及评价方法，实现对于车载氢系统氢气泄漏着火燃爆危害的精确的试验检测和具有实际参考价值的评价方法，为氢燃料电池车载使用上燃爆风险提供了行之有效的实际验证。

技术特征：

1.一种氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置，其特征在于：

2.如有权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置，其特征在于：保压的设定时间为10min，压降的设定百分比为1％。

3.如有权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置，其特征在于：所述点火器为电阻丝加热棒，点火器温度为800-1000℃，可瞬间点燃氢气。

4.如有权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置，其特征在于：所述泄露罐(5)、管路(9)的耐压强度至少为30mpa，所述喷嘴为1-10mm。

5.一种采用权利要求1-4中任意一项所述的氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置的评价方法，其特征在于：

技术总结本发明涉及一种氢燃料电池汽车氢气泄漏燃爆危害试验装置，开始释放氢气时，将喷嘴连接到汽车模型内的某一泄漏接口，泄漏罐内氢气经管路、电磁阀三、喷嘴向汽车模型内喷出，然后被点火器点燃；压力传感器一，压力传感器二用于测试氢气泄放过程中的储罐和管路上的压力变化，以便获取氢气泄漏的时间、速率参数；汽车模型带有可视观察窗，在汽车模型内的不同位置布置有氢气泄漏连接口，汽车模型上还布置有温度、热辐射和压力传感器，用于监测氢气着火后在汽车模型不同位置的温度、热辐射和压力，汽车模型内部或者外部设有用于采集氢气喷射火火焰时间、火焰长度的摄像机。技术研发人员：张磊,黄昊,张永丰,王伟,陈佳燕受保护的技术使用者：应急管理部上海消防研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/9