作者：Vladimir Molkov，英国阿尔斯特大学氢安全工程研究中心（HySAFER)
摘要：用于建筑取暖和驱动车辆的石油和天然气将逐渐在一个世纪的时间内被新能源所取代。尽管可再生电力将为家庭提供采暖和照明，但对于汽车和公交车的能源载体来说,对其汽油和天然气安全的担忧仍然存在。氢能是一种新能源载体，相对于主要供城市使用的电动汽车而言，氢能汽车的行驶距离相对较长，市场定位较好。目前，安全性是氢燃料电池技术的主要“非技术性”壁垒。
如果安全问题能得到妥善解决，氢动力汽车的危险性并不会高于其他燃料车辆，或者说其实更安全。它们的危险性是不同的，需要对室外或室内事故的特性有具体的了解，以便通过被动保护系统和应急服务来控制危险。氢气的主要安全优势就是它最广为人知的地球浮力。例如，车上敞开存储的氢，其非反应泄漏会迅速扩散至低于可燃性下限的不可燃水平。在这种情况下，氢气的存量对事故没有影响。但如果氢气意外泄漏，人们则要关注车库和停车场中氢能源汽车本身的安全问题。
氢动力车辆的安全问题包括氢气的高压非反应泄漏、突发泄漏引发的自燃、射流火、氢与空气混合物的延迟点燃、爆燃和爆轰产生的压力效应、未探测到的微小火焰、电气安全性等。本研究介绍了在 HySAFER 中心取得的研究成果，包括对安全距离概念中物理现象的理解以及从泄压装置(PRD)计算了易燃包络物尺寸和喷射火焰长度。
本文提出了与车载存储动量控制非反应射流最相关的氢浓度衰减的相似性。该方法通过以 0. 25 mm 到 25mm 的不同直径喷嘴在亚音速和音速/超音速释放氢气，压力高达 400 巴的大量实验数据得到充分验证。文中提出了一种新的工程技术来确定膨胀不足射流（射流由动量控制改为浮力驱动）中氢的浓度。
本文描述了排气箱内氢气释放过程中的压力峰值效应。这一独特的现象导致氢在非稳态初始阶段压力较大。这种现象只与氢动力车有关，而与压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）车无关。
根据最适当的泄漏直径和存储压力文中给出了计算射流火焰长度的工程图。该图是建立在氢气射流火焰普遍相关的基础上，它通过一组 95 个实验数据（在压力高达 900 巴和直径 0.4mm～10.0mm 范围内的实验条件下）进行了验证。因此，射流火焰长度，比如从车载储罐到大气或从车库的通风口，以及对邻近物体的危险都可以通过列线图进行简易的估算。
用于计算火焰外焰尺寸和射流火焰长度所开发的工程工具使用简单。这些工具将落实到如监管者、应急教援人员、氯安全工程师的教育和培训方案中，管理氢动力汽车的气体泄漏和射流火灾的危险和风险。
本文采用了成熟的工程方法评估了目前泄压装置的性能。结果表明，需要重新考虑目前使用的氢气泄漏安全策略和泄压装置。事实上，目前使用的泄压装置其“典型”非反应被漏可能导致车库结构在几秒内损毁。本文简要介绍了一种创新型泄压装置及其性能特点，特别是在相同氢存量排放时间内减少了火焰长度。
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