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氢气安全吗？——安全性能不亚于常见燃料，可以满足应用需求
随着各国对燃料电池汽车产业的不断投入，燃料电池汽车技术逐渐成熟，已经有多个汽车厂商推出燃料电池商用车型，各国及各区域燃料电池汽车相关标准也在不断制定和完善中。在燃料选择方面，以氢气作为燃料具有环保、可再生、来源广泛的优势。但是，由于氢气本身的物化特性，使得车载氢气系统存在着一定的安全隐患，也使得人们对于燃料电池车的安全性普遍存在顾虑。
氢气是最不容易形成可爆炸的气雾的燃料，只要建立有效的防控手段，氢气的安全性还是十分出众的。与常规能源相比，氢气有很多特性。其中既有有利于安全的属性，也有不利于安全的属性。有利于安全的属性有：更大的扩散系数和浮力，单位体积或单位能量的爆炸能更低等；不利于安全的属性有：更宽的爆炸极限范围，更容易泄漏，更高的火焰传播速度等。本文就人们普遍关心的几个氢能安全问题，结合氢气的特性进行分析比较。
由于本文过于专业，所以很多读者未必能看得懂。老唐在此提炼出主要内容要点，分享给大家：
1、未燃烧条件下，氢气扩散速度快，不容易形成爆炸环境。比天然气、汽油等要优。
2、氢气燃爆下限为4%，和天然气的5%差不多，大大优于汽油泄露挥发形成的燃爆下限1%。就是说汽油泄露比氢气泄露更容易燃爆！
3、在有明火燃烧条件下泄露，氢气只会直接燃烧，不会形成燃爆。有多少就烧多少，就是不容易爆。
4、在燃爆情况下，同体积的氢气爆炸释放的能量只有汽油挥发气的1/22，也就是说爆炸威力只有汽油燃爆的二十二分之一。
5、现在用的氢能汽车储氢瓶能保证在时速80公里情况下的撞击不产生破损，而锂电池、燃油车无法达到如此级别的安全性。
6、进行枪击实验，普通子弹无法打破现有储氢瓶，必须用大口径狙击枪子弹才行。实验证明大狙轰击之下储氢瓶破裂，氢气会在45秒内漏完，不会燃烧也不会爆炸。
7、进行储氢瓶点火实验：一满罐氢气打开点火燃烧，1秒钟达到最大火焰，5-15秒就烧完，还是不会爆炸。
8、氢能汽车泄露燃烧实验：氢能汽车储气瓶扎个洞点着，火焰向天上喷，一分钟后火焰变小逐渐消失，汽车基本没严重损伤。而燃油车则全车烧毁。
9、密闭空间氢气泄露试验：在大型停车场情况下，1-2辆车同时漏气，会快速扩散不会形成燃爆条件。就算漏气同时有人点火，也可能引发燃烧而不是爆炸。就算侥幸引发爆炸，氢气爆炸能量小，也不容易炸坏旁边的其他车载储氢瓶。除非上百辆车同时放屁，哦，是漏气，停车场又完全封闭，然后又有专人在十多秒之内及时引爆。
说了这么多，倒不是说氢能百分之一百安全，而是说氢能用来做汽车能源，实际上安全性不象不明真相的大众想象那么差，其实和现在地球上跑的几十亿辆燃油车相比，威胁程度也许都差不多。
实际上每天地球上都有燃油车撞毁燃烧然后爆炸，我们也经常看到新闻报道各地有煤气天然气泄露爆炸，可我们依然一直在使用。
两百年前，人们不是对电能也怀着深深的恐惧——一碰就会全身冒火花电死人，多么危险的东西啊！
可现在呢？
好了，下面大家自己看资料吧。
（以下资料节选自国金证券研究报告，涉及实验来自国内外专业机构和厂商）
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将氢气的主要特性和其它常见燃料作对比，建立四个坐标分别是扩散、浮力、爆炸下限和燃烧速度的倒数，越靠近坐标原点越危险。可以看出，就扩散、浮力和爆炸下限而言，氢气都远比其它燃料安全，但氢气的燃烧速度是常见燃料中最快的。
氢与汽油、丙烷和天然气相比，氢气具有更大的浮力（快速上升）和更大的扩散性（横向移动）。氢气的密度仅为空气的7%，而天然气的密度是空气的55%。所以即使在没有风或不通风的情况下，它们也会向上升，而且氢气会上升的更快一些。但丙烷和汽油气都比空气重，所以它们会停留在地面，扩散的很慢。氢的扩散系数是天然气的3.8倍、丙烷的6.1倍、汽油气的12倍。这么高的扩散系数表明，即使在通风不畅的环境下，泄漏的氢气也将会很快上升并向各个方向快速扩散，迅速降低浓度。
在户外，氢的快速扩散对安全是有利的。但在相对密闭的环境中，这如果氢气的泄漏量很小，氢气会快速与空气混合，保持在爆炸极限浓度以下；如果氢气的泄漏量很大，快速扩散会使得混合气浓度很容易达到爆炸极限，不利于安全。
爆炸性：爆炸极限范围宽，但爆炸能很低且不产生浓烟和灰霾
在空气中，氢的爆炸范围很宽，而且点火能不高。氢气的爆炸极限范围（体积分数）是4%-75.6%，最小点火能仅为0.02mJ。而其他燃料的爆炸极限范围则要窄得多，点火能也要高得多。一般来说，氢气爆炸要达到两个条件，除了要满足氢气的爆炸极限，还要施加静电、明火或混合空气温度达到527oC及以上。氢气爆燃的条件是有先后顺序的，首先要满足浓度，然后再满足点燃条件。如果已经有点燃条件，那么氢气只会排出多少就燃烧多少，不会爆燃，就像煤气灶燃烧燃气一样。
从爆炸上限（UEL）考虑，在泄漏量比较大的情况下，天然气的浓度超过15%，或者汽油气的浓度超过7.8%，的确要比氢气的浓度超过75%要容易的多。但在实践中经常发生的情况是，一般通过限制最大可能的燃料流量或者增加空气流通量尽量使燃料混合物的浓度低于爆炸下限（LEL）。所以爆炸下限比爆炸极限范围更好地表示燃料空气混合物的着火趋势。而氢气的爆炸下限是汽油气的4倍、丙烷的1.8倍，只是略低于天然气。
在特定条件下（爆炸下限附近，燃料浓度为4%-5%），引爆氢气/空气混合物所需要的能量与点燃天然气/空气混合物所需的能量基本相同。这是由于：氢气的最小点火能是在浓度为25%-30%的情况下得到的，在较高或较低的体积分数情况下，引爆氢气所需的点火能会迅速增加。
如果发生爆炸，氢气的爆炸能量是常见燃气中最低的，特别就单位体积爆炸能而言，氢气爆炸能量仅为汽油气的1/22。在工程上，一般通过安装探测器警报与排风扇来共同控制氢气浓度保持在4%的爆炸下限以下，并且探测器的灵敏度设置远远低于爆炸下限，只有安全保护系统出现重大问题，才会造成氢气大量泄露，而出现这种情况的概率是很小的。
相比之下，由于氢气爆炸要求浓度高，在爆炸前一般就已经开始燃烧，反而很难爆炸。而且氢气重量轻，溢出系统的氢气着火后会迅速向上升起，反而一定程度上保护了车身和乘客。同时，现在车用储氢装置采用的铝合金内胆碳纤维缠绕的储氢瓶安全系数很高，在80km/h速度多角度碰撞测试中都可以做到毫发无损。但锂电池在有安全措施的保护下，在常见的普通碰撞条件下也容易发生着火事故，侧面反映了其安全性上天然的劣势。
车辆面对事故和极端情况还安全吗？——储氢瓶被贯穿火烧不易炸裂，密闭空间氢气泄露难引发爆炸
国内外著名的燃料电池车厂商都针对储氢瓶的安全性在各类条件下做了多方面实践测试，多角度的展示了在现在氢气储备和使用技术下氢能的安全性是十分有保障的。通过实际的安全试验和模拟，不难看出氢气实际上有着可以与传统燃油比肩的安全性，甚至更加安全。现实条件下氢气爆炸并非想象中的那么容易实现。
储氢瓶子弹贯穿试验：丰田公司首先对所有可能的破坏风险进行了理论评估，然后进行了严苛的实际验证，对所有可能的破坏方式进行了验证，包括了射击试验、长期高压下的充气放气试验、极端温度环境测试、化学品浸润试验等等。近期公布的视频展示了其车载储氢罐在大口径来复枪射击时的安全性能，结果显示并没有出现观众预期的起火甚至爆炸。结果表明，实验条件下罐体并没有损坏，而氢气则在15至30秒时间内完全排除，这不会引起大的灾难。结果还表明，只有5mm口径的子弹才能贯穿现有的储氢罐，这是大口径狙击步枪所用的子弹。
国内的厂商也做过类似的测试，用子弹打穿35MPa储氢瓶的45秒照片，可以得出：当储氢瓶被子弹击穿时没有发生氢气爆炸，当子弹击穿储氢瓶时氢气是向上喷射，氢气喷射的速度极快，整瓶氢气通过一个子弹孔45秒就排放完成。
储氢瓶火烧试验：将储氢瓶进行火烧，氢气燃烧前一秒火焰最大，一秒之后火焰骤降，基本5-15秒后火焰熄灭，最重要的一点，即便是火烧氢瓶，储氢瓶依旧没有出现爆炸。
储氢瓶泄漏点火试验：以氢燃料电池汽车为例，与燃油车对比进行燃料泄露点火试验。氢燃料电池汽车火焰是从后备箱向上窜，燃油车是油向下流淌，导致火焰从整车下部着火；一分钟后氢燃料电池汽车依旧只是氢气向上燃烧，对汽车基本没有损坏，而此时燃油车早已成为一个大火球，只剩下燃烧后的车架。
密闭空间氢气泄露试验：在日本政府推进氢燃料电池的过程中，对于氢气的安全性，有关方面进行了大量的试验。其中对在相对密闭场所，如地下停车场和隧道当中发生氢气泄漏的情况做过试验模拟，总体来说即使在相对密闭空间由于氢气的扩散性强，发生爆炸的可能性不大。
1）伊藤忠Techno-Solutions株式会社进行的《地下停车场氢气爆发过程解析》研究表明，在地下停车场中因燃料电池车中氢气泄露而导致的爆炸，需要比较强的限定条件。因为氢气分子扩散速度很快，为的3.7倍，形成引起爆炸的有效浓度并不容易。如果规模（车位）比较大的停车场（小区的停车场）。除非停车场为每台车建造了一个个小房间，否则不太容易出现局部氢气浓度过高的现象。氢气泄露后，会漂向空间的上方，除特殊情况外（比如说车库照明系统漏电），一般是一种远离火源的机制。另外，当氢燃料电池车大规模普及后，停车场等社会基础设施肯定会增加应对于氢气泄露的检测设备和换气设备等，建立起有效的报警防范机制。
2）财团法人日本自动车研究所进行的《隧道内的氢气安全性的计算机模拟研究》显示，即使车辆在隧道内发生大量氢气泄漏，由于隧道空间相对宽广和有通风设备的存在，几乎在不到20s的时间内，泄漏的氢气就可以完全排空，很难达到爆炸极限。
