随着新能源汽车的发展，动力电池汽车固有里程、充电时间问题将制约着新能源动力电池汽车的发展，燃料电池汽车却不存在充电时间长、续驶里程的问题，例如丰田汽车MIRAI，充电时间短、续驶里程长，便捷性媲美汽油车，但在氢燃料电池汽车的研发和生产中都存在着易燃易爆的问题。要保证氢气使用的安全性，在研发阶段不仅要重点对储气瓶、阻火器、单向阀和易熔阀等安全部件进行应用研究，在生产过程中亦要对涉氢设备、设施进行应用研究，以保证氢燃料电池汽车在生产过程中的安全性。

氢的性质

为了更好地、安全地利用氢，保证生产过程中的生命财产安全，需要对氢进行充分认识及了解，杜绝安全事故发生。表1为氢的性质。

氢燃料汽车生产条件

依据某公司整车H29FCV为例进行阐述，具体参数如表2所示。

为保证H29FCV能顺利投产，实现产业化，生产工厂产线需满足法规、相关标准及整车性能开发的生产必备条件，以保证生产的产品质量、性能指标满足产品设计的要求，以及在生产过程中企业、职工的生命及财产的安全。故需开发配备满足生产条件的相关设备、设施及安保用品等。对于氢燃料汽车的储氢系统、供氢系统、空气供给系统、热管理系统、内外饰零部件及电子电器部分的开发及安全技术要求，依据相关产品、技术标准进行开发，在此不做重点讲述，主要讲述生产工厂满足产品质量、性能要求的所需生产条件的研究。

氢燃料电池汽车在生产中主要与燃油车的不同之处在于动力源的不同，主要是氢和燃油的区别，氢的易燃、易爆、易挥发和燃点低等性质决定了其在使用过程中务必保证其安全性，其主要涉及开发的环节有氢燃料的储存、加注及检测等环节，故在生产设备的开发时需要重点考虑设备、设施的安全性，如通风设备、氢气密度检测仪、防爆灯具及防静电服等。

1.供氢站的设计

供氢站是指不含氢气发生设备，以瓶装或管道供应氢气的建筑物、构筑物等场所的统称。其主要作用为氢燃料的储存及供应，如采用瓶装，还将涉及实瓶及空瓶的管理。现结合某公司H29FCV为例进行探讨，产线产能如表3所示。

结合H29FCV整车参数及产品量纲，供氢站储氢量要能满足年产10 000台，双班JPH2.81生产节拍要求（单班JPH5.62台），结合目前氢燃料电池汽车的产销量，目前选择单班生产模式，日产42.15台的要求，为减少更换气瓶的频率，按一周更换一次设计，一周按6个工作日记，共计252.9台，若按每台加氢量420 L/台（加满），需要氢气106 092 L,（若按50%加注，单车加注为210 L，需要53 109 L），故需要建设储备量为106 092 L的供氢站。

2.供氢站的选址

供氢站作为易燃易爆的重点安防建筑，供氢站、实瓶间和空瓶间应布置在厂房的边缘位置，且供氢站应为独立的建筑物，宜布置在工厂常年最大频率风向的下风侧，并且远离有明火或散发火花的地点，不得布置在人员密集地段和交通要道的邻近处，且设置有不燃烧的实体围墙。为保证供氢站本身安全、职工及附近公共财产安全，其与周边厂房等设施安全距离设计的平面布置图如图1所示，具体参数如下。

（1）现有厂房耐火等级为二级，供氢站站房外墙距离其外墙面为12 m，保证其安全防火的施救及隔离。

（2）供氢站距离高层厂房仓库的安全防火距离为13 m，距离甲类仓库为20 m。

（3）供氢站距离民用建筑的安全防火距离为25 m。

（4）供氢站距离重要公共建筑安全防火距离为50 m。

（5）供氢站距离明火或散发火花地点的安全防火距离为30 m。

（6）供氢站距离厂内次要道路路边安全距离为5 m，距离厂内主要道路路边安全距离为10 m，距离厂外道路路边安全距离为15 m，如厂内铺设有钢质轨道距离其中心距离应为20 m，厂外铺设有钢质轨道距离其中心距离应为30 m。

3.进、排风口

供氢站内要通风良好，空气中的氢气最高体积分数≤1%，故需要在供氢站内布置进风口和排风口，因氢气为最轻的轻质气体，如存在氢气泄漏，则氢气会聚集在建筑物上方，故排风口宜设置在建筑物的上方，且内顶宜设计为平顶。

4.排气扇（排气孔）

供氢站的外墙应设计排气窗或是排气孔，严禁将氢气排放到室内，排气扇或孔外严禁有明火或易燃易爆物品。

5.氢气浓度检测

为保证供氢站的安全，供应站内需布置安装固定式可燃气体检测报警仪，外联排气扇，当氢气浓度超标时，报警的同时起动排气扇，自动排除隐患。因氢气的扩散速度较快（2 m/s），固定式可燃气体检测报警仪宜安装在供氢站氢气易泄漏处上方0.5～2.0 m处，其覆盖半径应为7.5 m。

6.供氢站地面要求

为防止产生静电引发安全事故，供氢站地面应为平整、耐磨和防静电的环氧地坪。

7.供氢站电器设施要求

为防止静电及高温发生的安全事故，供氢站的照明及电源开关应为防爆电器，其防爆等级应为Ⅱ类。

8.供氢站内的起吊设备

为保证供氢站内的气瓶更换，供氢站内需布置安装起吊设备，起吊设备需满足氢气瓶的最大总质量，起吊设备应为防爆
设施。

9.供氢站工作人员

凡是供氢站的工作人员务必经培训合格后，持证上岗，凡进出供氢站的工作人员劳保用品需要穿戴整齐，且劳保用品为防静电服、防静电鞋子、绝缘手套及防静电安全帽。防静电服要求上衣和裤子必须为分体式。

10.严禁烟火

进出供氢站的工作人员严禁携带火种、非防爆电器，严禁在供氢站内或供氢站外30 m内吸烟。

11.防雷接地设施

为防止雷雨天气导致供氢站发生安全事故，供氢站需要安装防雷接地装置，如避雷针，并每半年或一年进行一次检查，防止防雷接地装置失效。

12.安全标识

供氢站内外侧应粘贴或悬挂安全防火标识等禁止性标识和安全注意事项。

13.配备消防器材

供氢站应配备适量的干粉或CO2灭火器，消火栓及蒸汽灭火器，以保证在发生火灾时能及时进行施救，或降低氢气载体温度，但载体要始终保持正压状态，防止着火气体回流。

14.氢气管道的设计

（1）氢气设备管道所用的仪表、阀门（球阀、截止阀）及法兰等必须是密封性零部件，为防止过程泄漏，定期检查、处理泄漏问题源。

（2）在对氢气设备管道、阀门进行漏气检测时，严禁使用明火进行检查，应使用中性肥皂水或便携式可燃气体检测报警仪，便携式可燃气体检测报警仪为计量设备，需定期进行校验。

（3）氢气管道应采用无缝金属管道，禁止采用铸铁管道，其连接应采用焊接或者其他能有效防止氢气泄漏的连接方式，管道之间不宜采用螺纹密封连接，禁止采用生料带或其他绝缘材料作为连接密封手段。

（4）氢气管道应在其适当的位置设置取样口、吹扫口、排放管（最高处）及排水口（湿氢），其目的用于取样、吹扫、置换、排放及排水，且在排放管口增设阻火器，其目的是防止管道内
回火。

（5）氢气管道在铺设的时候应架空铺设，氢气管道支撑架应设计为非燃烧物质，不应与电缆、导电电路和高温管道铺设在一起，在与其他的可燃气体、液体或助燃管道铺设时应进行隔离处理，间距≥250 mm，且要求氢气管道应在上方铺设。

（6）为防止氢气管道泄漏，影响重要设施及发生连锁灾害事故，保证人民生命及财产安全，氢气管道不得穿越生活间、办公室、配电室、仪表间、楼梯间和其他不适用氢气的房间，避免穿过地沟、下水道、铁路、汽车道路、房间吊顶、技术夹层、墙体或楼板等，如需穿过，则需要铺设在套管内，套管应为无缝管道，尤其在穿过墙壁及楼板时，过孔需用阻燃材料
封堵。

（7）氢气管道在室内及室外的技术要求，在室内不应设计在地沟或者埋地处理，室外铺设在地沟的管道，应设计有隔离设施，防止氢气泄漏、集聚或窜入其他联通的地沟，引发火灾事故。埋地的氢气管道，埋地深度≥0.7 m，如采用湿氢，为防止冰冻膨胀堵塞及损坏管道，管道应设计在冰冻层以下。

（8）为防止来自连接设备、设施的火焰回火到氢气系统中，在进行设计时要保证氢气管道与设备等装备连接之间配置止回阀，防止回火。

（9）在使用湿氢时，氢气管道、阀门及水封等出现冻结时，为防止安全事故发生，应使用热水或者蒸汽加热进行解冻，禁止使用明火烘烤或者锤子等工具进行敲击，因使用锤子进行敲击时易产生明火。

（10）为防止电器设施导致的放电及管道本身产生的静电等，管道间、法兰间要设计互相跨接和接地装置，并每年定期检查其接地，接地安全电阻≤0.03 Ω。

（11）氢气管道在施工时应严格按照公司相关的安全制度、要求执行，管道表面及内壁不得有毛刺、焊渣、铁锈、污物等。埋地时要进行电化学防腐处理，使用惰性气体进行吹扫清洁。

15.氢燃料密封检测设备

（1）氢燃料汽车供氢系统为密闭空间，要保证氢燃料不能泄漏，供氢系统要务必保证其在一定压力下的密封性。

（2）为保证氢燃料汽车在正常工况下不泄漏，故需要对其进行密封性检测。

16.在线加氢设备

（1）为保证车辆下线前氢气的加注，需要在线安装加氢设备，保证车辆在线加注，实现下线能起动，过程有动力。

（2）在线加氢设备作为氢气极易泄漏的设施，故周边30 m内应严禁明火或散发火花的作业活动。

（3）为防止静电产生，加氢设备地面30 m内需进行防静电处理，保证地面平整、耐磨及防静电。

（4）为防止电器设施的漏、放电产生的不安全因素，加氢设备30 m内的电器设施采用防爆电器，如防爆灯具、开关等，线束严禁裸露在外。

（5）为保证加注安全，氢气加注管道上应安装止回阀、阻火器等设施，防止氢气系统回火，发生火灾安全事故。

（6）为保证氢气泄漏时能及时排出泄漏的氢气，在氢气加注设备上方应安装排气扇，排气扇覆盖半径应大于等于30 m，并安装有自动启动装置和手动启动装置。

（7）加注工位工作人员要求，工作人员必须进行岗前培训，培训合格后，持证上岗，防静电服穿戴整齐，工作过程中严禁频繁脱帽。

（8）因氢气具有无色、无味的气体性质，为保证实时监控设备泄漏情况，故需要在加氢设备上方0.5～2.0 m位置(氢气上升速度2 m/s)安装在线可燃气体检测报警仪。在线可燃气体检测报警仪由气体检测报警控制器和固定式氢气检测器组成，氢气检测器将传感器检测到的氢气浓度转换成电信号，通过线缆传输到气体检测报警控制器，气体浓度越高，电信号越强，当气体浓度（体积分数≥1%）达到或超过报警控制器设置的报警点时，气体检测报警控制器发出报警信号，并可起动电磁阀、排气扇等外联设备，自动排除安全隐患，提升安全系数，杜绝安全事故。

（9）为保证30 m内无明火，在线可燃气体检测报警仪覆盖半径为15 m或30 m。
通过以上对生产工厂现有产线的差异化识别及开发，氢燃料电池汽车在投产前主要对供氢站、密封检测、加氢设备及管道进行设计开发，通过梳理及对现有产线的分析，在此过程中主要投入的设备、设施如表4所示。

综上所述，在对氢燃料电池汽车进行产线的差异化识别及开发时，既要满足氢燃料电池汽车性能及质量的需要，也要满足生产工厂的员工生命及财产安全，所以在开发氢燃料电池汽车工艺时，重点对氢燃料的差异化部分进行开发，通过对此产线差异化设计的开发，使H29FCV具备了生产条件。在此差异化设计过程中同样将为公司培养一批专业团队，为后期的生产工艺设计奠定基础。