氫燃料電池汽車車載供氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到氫氣壓力高、分子小易泄漏、金屬材料的氫脆和汽車運(yùn)行時(shí)苛刻的外部環(huán)境（比如外部環(huán)境的溫度變化，崎嶇路段顛簸造成的振動(dòng)）等挑戰(zhàn)。那么，安全的車載供氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮哪些因素？

選擇安全的連接形式和高性能抗氫脆金屬材料

 連接形式
管路系統(tǒng)發(fā)生泄漏，是一直困擾著車載供氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的問題，因?yàn)槌遂o態(tài)的泄漏，氫氣壓力波動(dòng)、溫度變化和振動(dòng)環(huán)境還會(huì)引起動(dòng)態(tài)泄漏，從而引起嚴(yán)重的安全事故。

金屬材料
金屬材料在高壓氫氣環(huán)境中容易發(fā)生氫脆，發(fā)生氫脆的材料在高壓下會(huì)開裂失效，造成氫氣泄漏，產(chǎn)生危險(xiǎn)。所以，對金屬材料的基本要求是抗氫脆性能好。
世偉洛克對316SS抗氫脆性能進(jìn)行過專門的研究，選取Ni含量不同的316材料（11Ni、12Ni、13Ni），分別制成?4mm試樣，在含飽和狀態(tài)H2、壓力138Mpa、溫度300℃的高壓滲透反應(yīng)爐里存放240小時(shí)，取出試樣和未經(jīng)氫氣侵蝕的試樣一同進(jìn)行延伸性能、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度等機(jī)械性能測試，結(jié)果表明鎳含量越高，抗氫脆性能越強(qiáng)。當(dāng)鎳含量超過12%時(shí)，斷面收縮率（延展性）穩(wěn)定在高位，車載供氫系統(tǒng)選擇臨氫奧氏體不銹鋼材料時(shí)，其鎳含量應(yīng)大于12%。

世偉洛克316不銹鋼的特殊配方中，鎳含量超過12%， 使高壓供氫系統(tǒng)的流體元件具備更好的抗氫脆性能，提高管閥件在高壓氫氣環(huán)境下的耐用性。

抗氫脆性能測試及結(jié)果
系統(tǒng)化功能設(shè)計(jì)
車載供氫系統(tǒng)包含加氫管路系統(tǒng)、供氫管路系統(tǒng)和排放管路系統(tǒng)三部分。

加氫管路系統(tǒng)
加氫管路主要完成加氫機(jī)給車載儲氫瓶加氫的氫氣傳輸功能，主要包括加氣口、單向閥和過濾器等。加氫管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意：
加氫口，國標(biāo)要求加氫口設(shè)計(jì)應(yīng)配置內(nèi)置單向閥防止氣體泄漏，并且有內(nèi)置過濾器防止污染物損害內(nèi)部單向閥，國內(nèi)外加氫口制造商一般會(huì)內(nèi)置過濾精度為40-50μm的過濾器和單向閥。
單向閥，加氫管路上一般還會(huì)配置單獨(dú)的單向閥，萬一加氫口損壞或者加氫口密封不嚴(yán)，導(dǎo)致高壓管路造成氫氣泄漏，此單向閥可以阻斷氫氣外泄。過濾器，考慮到加氫口內(nèi)置過濾器過濾精度不高，一般在加氫管路的單向閥前加裝T型過濾器，此過濾器在攔截顆粒雜質(zhì)進(jìn)入儲氫瓶的同時(shí)，防止顆粒雜質(zhì)引起單向閥密封不嚴(yán)。T型過濾器過濾面積較大，大概是管道流通面積的6倍，且維護(hù)保養(yǎng)時(shí)更換濾芯非常方便。加氫管路上的過濾器過濾精度典型值為15μm。

供氫管路系統(tǒng)
供氫管路主要實(shí)現(xiàn)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(jīng)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(dòng)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(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意：

過流閥，是一種安全保護(hù)裝置。當(dāng)過流閥流量異常增大時(shí)，該閥可以有效自動(dòng)切斷儲氫容器的氫氣供應(yīng)，主要是防止管路發(fā)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(huì)配置一個(gè)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(zhì)，防止污染電堆，同時(shí)考慮到減壓閥的密封對顆粒雜質(zhì)比較敏感，此過濾器也起到了保護(hù)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，為了保證供氫管路的性能，燃料電池汽車在不同工況下，無論氫氣消耗造成進(jìn)口壓力衰減或氫氣流量發(fā)生怎樣變化，減壓閥都應(yīng)保證輸出壓力的穩(wěn)定。為了減少減壓閥進(jìn)口壓力衰減對出口壓力穩(wěn)定性的影響，建議減壓閥選擇閥芯開孔的平衡閥芯設(shè)計(jì)；二級減壓閥采用機(jī)械反饋、電控的減壓閥或者比例閥，減小不同工況流量波動(dòng)造成的出口壓力變化。
卸荷閥或者安全閥，能夠?qū)崿F(xiàn)管路壓力超過一定限值后的泄放功能，并在管路壓力正常后，恢復(fù)原狀態(tài)。

排放管路系統(tǒng)
排放管路主要包括超溫和超壓排放。排放管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下情況：

• 一種是氫瓶內(nèi)氫氣溫度達(dá)到（110±5）℃時(shí)，TPRD開啟排放氫氣。

• 另一種是當(dāng)減壓閥下游管路壓力超過安全閥泄放壓力時(shí)，安全閥就會(huì)泄放。

• 在排放管路出口，采取必要的保護(hù)措施，可防止在使用過程中有異物堵塞，影響氫氣排放。氫氣排放口應(yīng)避免直接布置在密閉或者半封閉空間，一般排放口應(yīng)布置到車輛高處。

選擇經(jīng)過全面系統(tǒng)，測試認(rèn)證的零部件

選擇車載供氫系統(tǒng)零部件時(shí)，建議選擇經(jīng)過全面系統(tǒng)測試認(rèn)證的產(chǎn)品來保障產(chǎn)品性能、可靠性和安全性能，比如通過EC-79認(rèn)證的外漏試驗(yàn)、耐腐蝕性試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)和液壓循環(huán)試驗(yàn)等。除此之外，還要考慮EC-79認(rèn)證未涉及的抗振動(dòng)試驗(yàn)、高沖擊試驗(yàn)和防火試驗(yàn)等。