在氢燃料电池汽车车载供氢系统设计中，面临氢气压力高、分子小、易泄漏等问题，经常会遇到金属材料的氢脆和严酷的外部环境(如外部环境的温度变化和颠簸路段引起的振动)。那么，在设计安全的车载供氢系统时应该考虑哪些因素呢?

一是选择安全的连接形式和高性能抗氢脆金属材料。

1.连接形式

管道系统泄漏是困扰车载供氢系统设计人员的一个问题，除了静态泄漏外，氢气压力波动、温度变化和振动环境也会引起动态泄漏，造成严重的安全事故。

2.金属材料

金属材料在高压氢环境中容易发生氢脆。氢脆材料在高压下会产生裂纹和失效，导致氢气泄漏和危险。因此，对金属材料的基本要求是具有良好的抗氢脆性能。

世伟洛克对316SS的抗氢脆性能进行了专门的研究，选取不同Ni含量（11Ni、12Ni、13Ni）的316材料，分别制备4mm试样，在H2饱和状态下，压力138Mpa，温度300℃的高压渗透反应炉中贮存240小时，力学性能如伸长率，与未发生氢蚀的试样一起测试了拉伸强度和屈服强度。结果表明，镍含量越高，抗氢脆能力越强。当镍含量大于12%时，断面收缩率（延性）稳定在较高水平。车载供氢系统选用氢奥氏体不锈钢材料时，镍含量应大于12%。

世伟洛克316不锈钢是由超过12%的镍特别配制而成，可在高压氢气供应系统的流体部件中提供更好的抗氢脆性，提高阀门和管道部件在高压氢气环境中的耐久性。

二是系统化功能设计。

车载供氢系统由加氢管路系统、供氢管路系统和排放管路系统三部分组成。

三是加氢管路系统。

加氢管道主要用于从加氢机向车载储氢瓶输送氢气。主要由加气口、单向阀和过滤器组成。加氢管道系统设计应注意：

加氢口，国标要求加氢口设计应配备内置单向阀，防止气体泄漏，并内置过滤器，防止污染物损坏内部单向阀，国内外厂家的加氢口一般内置精度为40-50μm的过滤器和单向阀。

单向阀，加氢管道通常配备单独的单向阀。当加氢口损坏或加氢口密封不严，导致高压管道漏氢时，此单向阀可阻断漏氢。

过滤器，考虑到加氢口内置过滤器过滤精度不高，一般在加氢管道单向阀前安装t型过滤器。该过滤器防止颗粒杂质进入储氢瓶，同时防止颗粒杂质导致止回阀密封不严。t型过滤器过滤面积大，约为管道流通面积的6倍，维修时更换滤芯非常方便。加氢管道过滤器的典型过滤精度为15μm。

四是供氢管路系统。

供氢管路主要实现从储氢瓶到燃料电池的氢气传输功能，35Mpa（或者70Mpa）的高压氢气经过两级减压给燃料电池提供所需的氢气。一般包括储氢瓶瓶口组合阀（手动阀门、电磁阀、TPRD）、过流阀、过滤器、减压阀、安全阀、排空阀和电磁阀等。供氢管路系统设计应注意：

过流阀，是一种安全保护装置。当过流阀流量异常增大时，该阀可以有效自动切断储氢容器的氢气供应，主要是防止管路发生破裂等意外。通常建议过流阀安装在瓶口组合阀上或是紧邻储氢瓶出口。

过滤器，一般在供氢管路减压阀前，会配置一个过滤精度更高的T型过滤器，此过滤器主要功能是净化氢气，拦截颗粒杂质，防止污染电堆，同时考虑到减压阀的密封对颗粒杂质比较敏感，此过滤器也起到了保护减压阀的作用。供氢管路上的过滤器过滤精度典型值为7μm。

减压阀，为了保证供氢管线的性能，减压阀应保证在不同工况下输出压力的稳定性，无论因氢气消耗而引起的进口压力衰减或氢气流量变化如何。为了减小减压阀进口压力衰减对出口压力稳定性的影响，建议减压阀采用阀芯开度平衡阀芯设计。二级减压阀采用机械反馈、电控减压阀或比例阀，减小不同工况下流量波动引起的出口压力变化。

卸荷阀或安全阀可在管道压力超过一定限度时实现卸荷功能，管道压力正常时恢复原来状态。

五是排放管路系统。

排放管路主要由超温和超压排放组成。排放管路系统设计应注意：

一是当氢气瓶内氢气温度达到（110±5）℃时，TPRD开始放氢。

另一种是当减压阀下游管道压力超过安全阀的泄放压力时，安全阀就会被排放。

排放管线出口处应采取必要的保护措施，防止使用过程中异物堵塞，影响氢气排放。放氢口应避免直接布置在封闭或半封闭空间内，一般放氢口应布置在车辆高度处。

文章来源：腾讯新闻客户端自媒体