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《车用氢气发动机安全要求》标准发展报告

SafetyRequirementsforAutomotiveHydrogenEngines:StandardDevelopmentReport

摘要

随着全球能源结构转型和双碳目标的推进，氢能作为清洁能源在交通领域的应用日益受到重视。2023年7月，国家六部委联合发布《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》，明确提出加快氢能关键技术标准研制。本报告聚焦《车用氢气发动机安全要求》标准的立项背景、技术内容和行业价值。

该标准旨在解决氢气易燃易爆特性带来的安全挑战，通过规范整机性能、供氢系统、关键零部件及使用环节的安全技术要求，建立统一的安全评价体系。核心内容包括：未燃氢气浓度限值、泄漏检测标准、曲轴箱通风系统设计规范等关键技术指标。标准的制定将填补国内空白，为氢能发动机从研发示范向规模化商用提供安全保障，对推动氢能交通产业发展具有重要意义。

报告还分析了标准实施后将带来的产业效益，包括降低安全风险、促进技术协同、增强市场信心等，并对未来标准体系的完善提出建议。

关键词：氢能发动机；安全标准；氢安全；供氢系统；未燃氢气；泄漏检测；曲轴箱通风；使用规范

Keywords:Hydrogenengine;Safetystandard;Hydrogensafety;Hydrogensupplysystem;Unburnedhydrogen;Leakdetection;Crankcaseventilation;Usagespecification

正文

1.标准立项背景与必要性

1.1政策驱动

根据《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》和《氢能产业标准体系建设指南》，氢能交通是重点发展方向。截至2023年，我国已建成加氢站超过300座，燃料电池汽车保有量突破1万辆，但氢气内燃机车辆仍缺乏统一安全标准。

1.2技术瓶颈

氢气具有宽flammabilityrange（4%-75%体积浓度）和低点火能量（0.02mJ）的特性，安全风险显著高于传统燃料。当前各主机厂在氢气泄漏检测、通风系统设计等环节存在技术差异，亟需通过标准化实现：

-统一安全阈值（如未燃氢气浓度≤4%）

-规范关键部件（如氢气喷射阀、压力传感器）的防爆等级

-建立全生命周期安全管理体系

1.3产业需求

行业预测显示，2025-2030年将是车用氢气发动机商业化落地的关键窗口期。标准的缺失可能引发以下问题：

-研发重复投入（各企业安全设计标准不一）

-产品认证成本增加

-用户对氢安全信任度不足

2.标准技术框架

2.1适用范围

适用于以氢气为燃料的往复活塞式内燃机，涵盖：

-乘用车/商用车发动机

-固定式发电用氢发动机（参考执行）

2.2核心技术内容

|技术领域|关键要求|

|----------------|--------------------------------------------------------------------------|

|整机安全|动态工况下排气未燃氢气浓度≤2%（怠速≤4%）|

|供氢系统|高压管路爆破压力≥1.5倍工作压力，泄漏率＜0.25NL/min（ISO15869测试法）|

|曲轴箱通风|强制通风系统需配置氢气浓度监测与自动保护装置|

|使用安全|明确加氢、启动、停机等操作流程，要求车载氢泄漏报警响应时间＜3秒|

2.3创新性条款

-引入实时氢浓度多级预警机制（预警/降功率/紧急停机）

-规定电磁兼容性（EMC）要求，避免电控系统误触发风险

-参考UNGTRNo.13《氢燃料电池车辆全球技术法规》制定冗余安全设计原则

3.主要参与单位：中国汽车技术研究中心（CATARC）

作为标准牵头单位，CATARC在氢能领域具有深厚技术积累：

-科研能力：建成国家氢能检测中心，具备70MPa高压氢系统试验平台

-标准贡献：主导制定GB/T26991-2011《燃料电池电动汽车安全要求》等12项氢能标准

-产业服务：为宇通、一汽等企业提供氢发动机安全评估，累计测试样本超200台次

在本次标准制定中，CATARC联合清华大学、潍柴动力等机构，通过以下工作确保标准先进性：

1.分析全球50起氢安全事故案例，提炼关键风险点

2.对比ISO14687、SAEJ257