燃料电池电动汽车事故处置措施初探

摘要：燃料电池电动汽车（FCEV）作为一种新兴的绿色交通工具，其安全性问题始终备受关注。在事故救援过程中，由于燃料电池系统的特殊性，传统的救援技术可能不适用。因此，深入研究燃料电池电动汽车事故救援技术对消防救援队伍日常处置能力的切实提升具有十分重要的意义。通过对燃料电池电动汽车的分类、工作原理以及在事故中可能出现的安全隐患问题进行逐一分析，提出了针对性处置措施，同时对消防救援人员在事故现场的安全防护措施进行了具体研判，以确保此类事故救援过程的顺利进行。

关键词：燃料电池电动汽车；新能源；灭火救援；安全防护

中图分类号：D631.6 文献标识码：A 文章编号：2096-1227（2024）08-0051-03

与纯电动汽车不同，燃料电池电动汽车利用氢气与氧气在燃料电池中进行电化学反应生成电力，这一创新技术为解决长期存在的能源与环境问题提供了新途径。尽管燃料电池汽车拥有诸多优点，其特殊能源形式和复杂的系统结构也带来了新的安全挑战。现有的研究多集中于燃料电池的性能优化和寿命延长，而针对事故情况下的救援操作技术研究相对较少。为了填补这一空白，本文初步探索了燃料电池电动汽车在事故情况下的特殊救援需求，分析了救援过程中可能遇到的技术难题，提出了一套完整的燃料电池电动汽车事故救援流程，包括事故评估、救援方案制定、救援实施和事后处理等环节，旨在为各级消防救援队伍提供一套基于现有技术和最佳实践的救援指南，以应对燃料电池电动汽车特有的事故情况。

1 燃料电池电动汽车的分类

随着全球能源结构的转型和环境保护意识的提升，传统燃油汽车正逐渐让位于更加高效、清洁的交通工具。燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle， FCEV）因其高能量效率和低排放特性，已成为新能源汽车领域的重要分支。燃料电池电动汽车（FCEV）的分类主要根据其动力系统配置的不同进行划分。具体分类如下：

1.1 纯燃料电池驱动电动汽车

这种类型的车辆仅使用燃料电池作为动力源，所有所需的功率都由燃料电池提供。该车系统结构简单，便于控制和整体布置；部件较少，有利于整车轻量化；能量传递效率高，提高燃油经济性。燃料电池的功率需求高、成本大；对燃料电池系统的动态性能和可靠性要求严格；不能进行制动能量回收[1]。在车辆发生碰撞或其他类型的事故时，燃料电池系统可能遭受损害，存在如氢气泄漏、电池损坏等潜在的安全风险。这些情况要求专业的应急响应和救援策略，以确保事故现场人员的安全并防止环境灾害。

1.2 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动电动汽车

该类型车辆在纯燃料电池的基础上增加了辅助动力电池，共同驱动车辆，降低了对燃料电池的功率要求，从而降低整车成本；燃料电池可以在较理想的工作条件下运行，有效提高了车体的行驶效率，且该车对燃料电池动态响应性能要求较低，并具备较好的冷启动性能，使用过程中能够回收制动能量。然而，随着增加动力电池使车辆质量增大，影响动力性和经济性，充放电过程中有能量损耗，系统复杂，导致车体整体的控制难度也随之增加。考虑到燃料电池汽车不断攀升的市场份额和日益增长的公共关注，探究专门的事故救援技术变得尤为迫切。

1.3 燃料电池与超级电容联合驱动电动汽车

在这种配置中，燃料电池和超级电容器联合为电动机提供能量。该车的优点是超级电容器充放电响应快，能迅速调节能量需求的变化，保障汽车的动力性能。但是，该车超级电容器比能量低，峰值功率持续时间短；系统结构复杂，对控制要求高。

1.4 燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动电动汽车

这种结构结合了燃料电池、动力电池和超级电容器三者的优点，共同驱动车辆。该车行驶过程中各动力源分工明确，发挥各自优势；燃料电池输出稳定；动力电池负责低频能量需求；超级电容管理高频能量波动，实现最优的能量利用和动态特性。然而，随着该车系统重量可能增加以及整体复杂度提高，车辆行驶过程中发生事故的概率也随之增大。

2 燃料电池电动汽车的火灾隐患

燃料电池电动汽车在运行过程中，由于其独特的动力系统和燃料特性，存在氢气泄漏、高压电压系统风险、动力电池失控、充电设施问题以及材料和结构缺陷等与普通燃油车辆不同的火灾隐患。每个隐患问题都有其独特的成因和应对策略，需要综合防范和紧急处理，这些隐患不仅关系车辆本身的安全，还可能对周围环境和人员造成严重威胁。以下详细分析燃料电池电动汽车的火灾隐患：

2.1 存在氢气泄漏的风险

氢气具有较小的分子直径和极高的扩散性，容易从微小缝隙中泄漏。加氢、储氢、输氢过程中，若设备密封不严或管道老化，极易发生氢气泄漏。泄漏的氢气遇到明火、高温或特定浓度范围（4%～75%）时，会迅速燃烧甚至爆炸。这种泄漏可能导致难以控制的火灾，增加扑救难度。

2.2 燃料电池系统高压电压风险

燃料电池系统工作电压较高，如发生短路或电气故障，可能引发电弧或火花，进而点燃氢气。由于电气系统的控制复杂，若出现故障，极有可能导致无法及时切断电源，使得火灾事故更难处理。

此外，虽然燃料电池汽车主要依靠氢气驱动，但仍配备有辅助的动力电池。这些动力电池大多数为锂离子电池，普遍存在不同程度的火灾隐患。锂离子电池一旦失控燃烧，火势猛烈且温度高，易发生复燃。这种火灾往往具有突发性和剧烈性，给救援带来极大困难。特别是当电池温度超过极限时，普遍会发生热失控现象，导致动力源内部温度和压力急剧上升，最终引发剧烈爆炸和大规模火灾。一旦动力电池出现热失控现象，短时间内极有可能引燃整个电池组，形成不可控制的燃烧局面。

2.3 充电设施及充电环境问题

燃料电池电动汽车加氢站或充电设施若设计不合理，存在安全隐患如电源不稳定、通风不良等，都可能成为火灾诱因。特别是部分操作人员未经专业培训，对加氢、充电操作不当，也可能引发火灾事故。

2.4 车体材料和结构缺陷问题

氢瓶和管路材料若存在缺陷，长期使用后可能发生疲劳裂纹，导致氢气泄漏。燃料电池电动汽车设计中若未充分考虑氢系统的安全布局和紧急情况下的处理措施，也会增加火灾风险。

3 燃料电池电动汽车火灾的处置措施

燃料电池电动汽车（FCEV）在发生火灾时，现场参与处置的消防指战员应当根据车辆的结构特点及时有效地采取针对性处置措施。燃料电池电动汽车火灾的处置涉及氢气泄漏处理、初起火灾处理、电气安全控制、紧急冷却与灭火以及事故后处理等多个方面。每个方面都需要专业的救援人员和科学的处置措施，以确保事故得到及时有效的控制和处理。以下是针对燃料电池电动汽车火灾的详细处置措施：

3.1 氢气泄漏的处理预兆和识别

燃料电池电动汽车发生氢气泄漏的主要预兆包括氢气管路松动、压力表读数持续下降、氢气泄漏报警、氢系统低压报警、储氢瓶PRD泄压等。现场指战员可以借助较为轻便的物体初步判断泄漏的具体位置和泄漏程度。若在加注氢气时发生泄漏，应立即停止加注操作，将氢气源隔开并释放管路中的压力。对泄漏量较小的情况，需要事故单位技术人员及时关闭储氢瓶阀并推离站区；泄漏量较大时，应当立即停站并疏散周边人员，并准备干粉等针对性的灭火药剂。若在车辆运行中发生泄漏，应立即靠边停车，关闭氢阀开关和电源，设立警戒标识，并通知售后人员到场处理。

3.2 初起火灾的处理

在火灾初起时，现场指战员应当迅速查明燃烧位置和主要危险特性。使用干粉灭火器进行初步扑救，大声呼救并组织人员开展应急处置，同时报警。对有人员被困的起火车辆，坚持“救人第一、科学施救”原则，同步开展破拆、灭火、救人行动。对火势处于初起阶段且满足断电条件的车辆，立即切断高压电源，防止电弧或火花引发氢气燃烧。作业过程中，救援人员应根据电压特性佩戴绝缘手套、绝缘服等防护装备，使用绝缘工具进行救援操作，以防触电。

3.3 紧急冷却与灭火冷却措施

对燃烧的动力电池包，利用大量水或泡沫进行强制冷却，防止电池组过热引发爆炸；对车体内部装载的普通物品，可使用干粉、消防水等；电气火灾应先切断电源，用二氧化碳或干粉灭火器扑灭。火灾扑灭后，应当第一时间保护好现场，接受事故调查并如实提供火灾情况，将受伤人员及时转送医院进行紧急救护，确保被困人员能够得到及时的医治[2]。

4 燃料电池电动汽车火灾处置过程中的注意事项

在燃料电池电动汽车火灾处置过程中，必须遵循一系列严格的注意事项以确保救援人员和公众的安全，以及有效地控制和扑灭火灾。以下是关键的注意事项：

4.1 氢气泄漏的识别与防范检测

现场处置过程中，各级消防指战员必须使用专业的可燃气体探测器持续监测氢气浓度，尤其是在无法直观看到泄漏点的封闭空间或复杂环境中。特别在相对较为封闭的空间或通风不良的场所，应增强通风，避免氢气积聚达到爆炸浓度。

4.2 强化现场管控

根据事故严重程度划分警戒范围，疏散围观人员并协调交警部门疏导交通。设置安全员严格封控警戒范围，使用可燃气体检测仪等设备不间断检测现场气体浓度。

4.3  加强个人防护

现场救援人员必须佩戴空气呼吸器或其他适当的呼吸防护装置，以防止吸入有毒气体、烟雾或氢气。处置过程中，各级消防救援人员必须佩戴全套防护装备，包括空气呼吸器、绝缘手套、绝缘靴等，并在靠近事故车辆时使用漏电探测仪进行检测。情况紧急时，特别是在处理电池火灾的过程中，还应当结合处置要求佩戴密闭式防化服，以保护皮肤免受高温和化学物质的伤害。在接近或操作电气系统（包括高压电池和燃料电池）时，必须使用绝缘工具并穿戴绝缘手套，以防处置过程中发生触电现象。如安全情况允许，应及时提请事故单位技术人员尽快切断车辆电源，包括燃料电池系统和任何附属电池。

4.4 根据起火物料理化性质选择合适的灭火剂

根据火源类型选择正确的灭火剂，例如，对于涉及锂电池的火灾，使用水或泡沫进行冷却是更安全的选择。如果火灾涉及大量的金属氢化物，避免直接使用水灭火，因为这可能引发更剧烈的化学反应和火势扩大。

4.5 开展现场管控与交通疏导并设置安全警戒线

各级消防指战员抵达处置现场时，必须第一时间协调当地交警部门，对周边道路进行封锁和交通疏导，确保救援车辆迅速到达，同时防止普通民众接近危险区域。在此基础上，动态设立安全警戒区，并确保所有无关人员撤离火灾现场，防止氢气泄漏范围扩大或火灾蔓延。

处置燃料电池电动汽车火灾需要高度的专业性和严谨性，鉴于燃料电池电动汽车的特殊风险，各级消防救援队伍应当与环保、电力、交通等相关部门进行联合救援训练和实际响应。提高所有相关人员对燃料电池技术特有风险的认识，包括氢气的特性、电池的结构以及紧急响应的最佳时间。

5 结束语

随着燃料电池电动汽车技术的不断发展和普及，其在环保、能效方面的优势日益凸显，成为未来汽车发展的重要方向。然而，燃料电池电动汽车所特有的火灾隐患也不容忽视。本文初步探讨了燃料电池电动汽车的分类、火灾隐患以及相应的处置措施，旨在提高公众及应急响应人员对燃料电池电动汽车火灾的认识和应对能力。同时，鉴于燃料电池电动汽车技术的不断发展，未来还需要进一步深入研究和完善相关救援技术。

参考文献

[1]郭其云.谈综合性消防救援队伍与多种形式消防队伍联勤联动[J].武警学院学报，2019，35（12）：28-32．

[2]李绍宁.微细结构泡沫灭火系统对特高压换流站火灾实战处置效能的研究[J].中国人民警察大学学报，2023，39（8）：63-66+71．