在氫燃料電池汽車車載供氫系統設計中，面臨氫氣壓力高、分子小、易泄漏等問題，經常會遇到金屬材料的氫脆和嚴酷的外部環境(如外部環境的溫度變化和顛簸路段引起的振動)。那么，在設計安全的車載供氫系統時應該考慮哪些因素呢?

一是選擇安全的連接形式和高性能抗氫脆金屬材料。

1.連接形式

管道系統泄漏是困擾車載供氫系統設計人員的一個問題，除了靜態泄漏外，氫氣壓力波動、溫度變化和振動環境也會引起動態泄漏，造成嚴重的安全事故。

2.金屬材料

金屬材料在高壓氫環境中容易發生氫脆。氫脆材料在高壓下會產生裂紋和失效，導致氫氣泄漏和危險。因此，對金屬材料的基本要求是具有良好的抗氫脆性能。

世偉洛克對316SS的抗氫脆性能進行了專門的研究，選取不同Ni含量（11Ni、12Ni、13Ni）的316材料，分別制備4mm試樣，在H2飽和狀態下，壓力138Mpa，溫度300℃的高壓滲透反應爐中貯存240小時，力學性能如伸長率，與未發生氫蝕的試樣一起測試了拉伸強度和屈服強度。結果表明，鎳含量越高，抗氫脆能力越強。當鎳含量大于12%時，斷面收縮率（延性）穩定在較高水平。車載供氫系統選用氫奧氏體不銹鋼材料時，鎳含量應大于12%。

世偉洛克316不銹鋼是由超過12%的鎳特別配制而成，可在高壓氫氣供應系統的流體部件中提供更好的抗氫脆性，提高閥門和管道部件在高壓氫氣環境中的耐久性。

二是系統化功能設計。

車載供氫系統由加氫管路系統、供氫管路系統和排放管路系統三部分組成。

三是加氫管路系統。

加氫管道主要用于從加氫機向車載儲氫瓶輸送氫氣。主要由加氣口、單向閥和過濾器組成。加氫管道系統設計應注意：

加氫口，國標要求加氫口設計應配備內置單向閥，防止氣體泄漏，并內置過濾器，防止污染物損壞內部單向閥，國內外廠家的加氫口一般內置精度為40-50μm的過濾器和單向閥。

單向閥，加氫管道通常配備單獨的單向閥。當加氫口損壞或加氫口密封不嚴，導致高壓管道漏氫時，此單向閥可阻斷漏氫。

過濾器，考慮到加氫口內置過濾器過濾精度不高，一般在加氫管道單向閥前安裝t型過濾器。該過濾器防止顆粒雜質進入儲氫瓶，同時防止顆粒雜質導致止回閥密封不嚴。t型過濾器過濾面積大，約為管道流通面積的6倍，維修時更換濾芯非常方便。加氫管道過濾器的典型過濾精度為15μm。

四是供氫管路系統。

供氫管路主要實現從儲氫瓶到燃料電池的氫氣傳輸功能，35Mpa（或者70Mpa）的高壓氫氣經過兩級減壓給燃料電池提供所需的氫氣。一般包括儲氫瓶瓶口組合閥（手動閥門、電磁閥、TPRD）、過流閥、過濾器、減壓閥、安全閥、排空閥和電磁閥等。供氫管路系統設計應注意：

過流閥，是一種安全保護裝置。當過流閥流量異常增大時，該閥可以有效自動切斷儲氫容器的氫氣供應，主要是防止管路發生破裂等意外。通常建議過流閥安裝在瓶口組合閥上或是緊鄰儲氫瓶出口。

過濾器，一般在供氫管路減壓閥前，會配置一個過濾精度更高的T型過濾器，此過濾器主要功能是凈化氫氣，攔截顆粒雜質，防止污染電堆，同時考慮到減壓閥的密封對顆粒雜質比較敏感，此過濾器也起到了保護減壓閥的作用。供氫管路上的過濾器過濾精度典型值為7μm。

減壓閥，為了保證供氫管線的性能，減壓閥應保證在不同工況下輸出壓力的穩定性，無論因氫氣消耗而引起的進口壓力衰減或氫氣流量變化如何。為了減小減壓閥進口壓力衰減對出口壓力穩定性的影響，建議減壓閥采用閥芯開度平衡閥芯設計。二級減壓閥采用機械反饋、電控減壓閥或比例閥，減小不同工況下流量波動引起的出口壓力變化。

卸荷閥或安全閥可在管道壓力超過一定限度時實現卸荷功能，管道壓力正常時恢復原來狀態。

五是排放管路系統。

排放管路主要由超溫和超壓排放組成。排放管路系統設計應注意：

一是當氫氣瓶內氫氣溫度達到（110±5）℃時，TPRD開始放氫。

另一種是當減壓閥下游管道壓力超過安全閥的泄放壓力時，安全閥就會被排放。

排放管線出口處應采取必要的保護措施，防止使用過程中異物堵塞，影響氫氣排放。放氫口應避免直接布置在封閉或半封閉空間內，一般放氫口應布置在車輛高度處。

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