美國(guó)Sandia國(guó)家試驗(yàn)室Austin R. Baird等對(duì)HDV液氫燃料系統(tǒng)在正常運(yùn)行期間的故障模式和影響分析（FMEA）進(jìn)行了識(shí)別，并對(duì)可能導(dǎo)致GH2或LH2泄漏或釋放的故障進(jìn)行了定性排序。

可靠性框圖用于定義功能組和指定組件的依賴(lài)關(guān)系。這些是基于阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供的兩個(gè)系統(tǒng)圖——一個(gè)帶有泵，另一個(gè)帶有壓力構(gòu)建回路而不是泵，以向HDV燃料電池提供正確的氣態(tài)氫氣流量和壓力。

FMEA方法

FMEA是一種定性的歸納過(guò)程，用于識(shí)別部件故障對(duì)系統(tǒng)和子系統(tǒng)的影響。

故障模式定義了組件的故障方式，而故障原因描述了描述組件故障原因的場(chǎng)景。該FMEA的主要重點(diǎn)是通過(guò)審查框圖和考慮單個(gè)部件來(lái)確定故障模式。這篇綜述專(zhuān)門(mén)研究了可能導(dǎo)致氣態(tài)氫或液態(tài)氫意外泄漏或釋放的可信場(chǎng)景和故障模式。

故障模式可以是組件的操作、功能或狀態(tài)。失效效應(yīng)是失效模式的直接后果。故障模式和影響的描述都在完整的FMEA結(jié)果中提供。對(duì)于每種獨(dú)特的故障模式和影響，工作表中都分配了一個(gè)故障模式標(biāo)識(shí)符。

進(jìn)行分析的團(tuán)隊(duì)使用four-bin qualitative scale表來(lái)表征每種故障模式的概率。使用類(lèi)似的表來(lái)表征故障模式的總體嚴(yán)重程度。    

系統(tǒng)代表性圖示和圖表

帶車(chē)載泵的HDV燃料系統(tǒng)如圖的管道和儀表圖（P&ID）所示。

綠線(xiàn)表示液態(tài)氫從燃料站進(jìn)入儲(chǔ)罐系統(tǒng)，紅線(xiàn)表示液態(tài)氫離開(kāi)儲(chǔ)罐系統(tǒng)到達(dá)蒸發(fā)器，最終到達(dá)車(chē)輛的燃料電池組，黑線(xiàn)表示氣態(tài)氫。該系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成：車(chē)輛系統(tǒng)、LH2儲(chǔ)存系統(tǒng)和LH2分配系統(tǒng)。

對(duì)于該FMEA，假設(shè)檢測(cè)到集成閥門(mén)組件中的泄漏并導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉。因此，系統(tǒng)這一部分內(nèi)的任何泄漏都只能導(dǎo)致2或3級(jí)的嚴(yán)重性。

為泵和壓力構(gòu)建系統(tǒng)創(chuàng)建了可靠性框圖。可靠性框圖用于定義功能組、組件以及該組內(nèi)組件的獨(dú)立性/依賴(lài)性。為功能組分配了10個(gè)值的倍數(shù)（例如，LH2存儲(chǔ)系統(tǒng)，編號(hào)20），為組件分配了整數(shù)（例如，通風(fēng)系統(tǒng)，編號(hào)23），為部件分配了一個(gè)帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字（例如，閥門(mén)，編號(hào)23.1），為子部件分配了第二個(gè)小數(shù)點(diǎn)（例如，作為蒸發(fā)器33.4一部分的閥門(mén)33.43）以說(shuō)明每個(gè)組件如何與功能組和系統(tǒng)對(duì)齊。

圖2-4顯示了帶有車(chē)載泵的燃料系統(tǒng)的可靠性框圖。藍(lán)色的塊和線(xiàn)包含LH2，而綠色表示GH2?；疑姆娇蚝途€(xiàn)用于不含氫的車(chē)輛部件；由于本FMEA的重點(diǎn)是車(chē)載氫氣系統(tǒng)的安全性，因此這些部件僅用于提供信息，在FMEA中不作進(jìn)一步考慮。

（壓力構(gòu)建系統(tǒng)方式相關(guān)圖表 略）

關(guān)鍵結(jié)果的FMEA討論    

討論確定了具有中等風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)的故障模式。只確定了低風(fēng)險(xiǎn)和中等風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)該FMEA過(guò)程，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)故障。高風(fēng)險(xiǎn)故障偶爾會(huì)導(dǎo)致LH2和GH2的災(zāi)難性釋放，或頻繁的非故意釋放GH2，這兩種情況都沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，兩個(gè)系統(tǒng)之間中等風(fēng)險(xiǎn)故障數(shù)量的兩個(gè)主要差異來(lái)自壓力構(gòu)建回路中存在的分流器。

對(duì)于帶泵的系統(tǒng)，共確定了14種具有中等風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)的故障模式，如表所示。

這14種故障模式可分為3組：低溫儲(chǔ)罐故障（已確定2種）、閥門(mén)/泄壓裝置故障（已確認(rèn)3種）和涉及硬件的故障（已識(shí)別9種）。

低溫儲(chǔ)罐不太可能發(fā)生故障，但可能導(dǎo)致GH2和LH2大量釋放。外罐的故障也可能導(dǎo)致沸騰液體膨脹蒸汽爆炸（BLEVE：boiling liquid expanding vapor explosion）以及GH2和LH2的大規(guī)模釋放。閥門(mén)和卸壓故障可能導(dǎo)致GH2或LH2泄漏。硬件故障包括不正確的壓力測(cè)量和泵速，導(dǎo)致不正確的操作，這可能會(huì)使系統(tǒng)的一部分壓力過(guò)高。此外，蒸發(fā)器可能在其中一個(gè)線(xiàn)圈中發(fā)生泄漏，導(dǎo)致GH2或LH2的釋放。  

完整分析表（僅部分，供形式參考）