（轉自：氫能源燃料電池電動汽車）

燃料電池開展測試時存在測試用氫泄漏后發生火災爆炸事故的風險，尤其在開展毒化試驗過程中，有毒氣體（如CO、H2S）泄漏后也存在危害人員健康的風險。本文將深入解析燃料電池測試過程中的氫氣和有毒氣體安全風險管控措施：

氣密保壓測試

（測試安全前置）

燃料電池在開展測試前，必須進行樣品的氣密測試和樣品連接測試臺管路的保壓測試，只有樣品氣密性和樣品連接測試臺管路的保壓測試驗證合格，才能開展后續測試。

測試臺壓力傳感器

（介質壓力實時監控）

氫燃料電池測試臺在氫氣、壓縮空氣和冷卻液進/出口管路上設置壓力傳感器，分別對燃料電池陽極、陰極和冷卻液進/出的壓力進行實時監控，配合調壓閥等調節壓力滿足樣品及對應測試工況要求。測試臺選用了壓阻式壓力傳感器，滿足其高準確度、動態響應快、線性度好、空間受限、低壓量程等要求。

該類型壓力傳感器利用電阻應變效應（Piezoresistive Effect），即半導體材料（如硅）在受到機械應力作用時，其電阻率會發生顯著變化。傳感器核心是一片薄硅膜片，其上通過微電子工藝（如擴散摻雜）制作4個對稱分布的壓敏電阻，組成惠斯通電橋（Wheatstone Bridge）；當硅膜片受外部壓力作用時，硅膜片產生形變，壓敏電阻因應力作用發生電阻值變化（增大或減小），輸出與壓力成正比的電壓信號，經放大和處理后即可得到壓力值。

壓阻式壓力傳感器的優點：①高準確度、高靈敏度：對微小壓力變化響應顯著；②動態響應快：可捕捉高頻壓力波動（如振動、瞬態壓力）；③尺寸小、集成度高：適用于空間受限場景，易于集成到各類監測系統中；④線性度好：輸出信號與壓力呈良好線性關系，簡化信號處理；⑤成本相對低：基于成熟半導體工藝，適合批量生產。

壓阻式壓力傳感器的缺點：①溫度敏感性強：電阻值受溫度影響大，需額外溫度補償電路；②量程有限：通常適用于中低壓范圍；③抗沖擊性差：劇烈振動或沖擊可能影響精度。

測試臺氣體探測器

（氫氣和有毒氣體泄漏實時監控）

① 氫氣探測器

氫燃料電池測試臺設置氫氣探測器實時監測氫氣泄漏，測試臺選用了電化學型氫氣探測器，滿足其高準確度、空間受限、低量程等要求。

該類型氫氣探測器基于電化學反應原理，通過氫氣在電極上的氧化或還原反應產生與濃度成正比的電信號。探測器的核心結構包括敏感元件（工作電極、對電極）、參比元件（參比電極）和電解液；氫氣通過探測器表面的透氣膜（如聚四氟乙烯膜）擴散到工作電極表面，在催化劑作用下，氫氣失去電子生成氫質子：

H2 → 2H+ + 2e-

擴散到電解液中的氧氣接受電子，與氫質子結合生成水：

4H+ + 4e- + O2 → 2H2O

電子通過外電路從工作電極流向對電極，形成與氫氣濃度成正比的微弱電流，經放大和處理后轉換為濃度值,其中的參比電極維持工作電極的恒定電位，確保電化學反應的穩定性。

電化學型氫氣探測器的優點：①準確度高：可檢測至ppm級氫氣，適用于早期泄漏預警；②良好選擇性：通過催化劑和電解液設計，可減少其他氣體（如CO、H?S等）的干擾；③低功耗；④線性輸出：電流信號與濃度呈線性關系，簡化數據處理；⑤尺寸小、集成度高：適用空間受限場景，易于集成到各類監測系統中。

電化學型氫氣探測器的缺點：①無氧氣環境不適用：傳感器需氧氣參與電化學反應；②壽命短：電解液長時間可能蒸發或變質，需定期校準或更換傳感器；③環境敏感：溫度、濕度變化會影響反應速率，需內置補償模塊；④響應速度較慢：氫氣滲透到電化學電解質時間較長。

② 有毒氣體探測器

氫燃料電池測試臺開展毒化試驗時需使用有毒氣體（如CO、H?S等），測試臺設置了有毒氣體探測器實時監測有毒氣體泄漏，測試臺選用了電化學型有毒氣體探測器，滿足其高準確度、空間受限等要求。

該類型有毒氣體探測器的核心是電化學傳感器，其原理及特點與電化學型氫氣探測器類似，以常見的一氧化碳檢測為例，反應式如下：

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測試臺安全聯動保護系統

（泄漏后觸發應急響應）

布置于氫燃料電池測試臺排風口位置的氫氣和有毒氣體探測器，分別實時監測氫氣、有毒氣體濃度，將檢測到的氣體濃度信號傳輸至測試臺的控制系統，當測試臺檢測到氣體濃度超過預設的安全限值時，控制系統會立即啟動預設的應急處置程序：關閉氫氣供應閥門、測試臺急停、氣體管路泄壓吹掃等，同時激活聲光報警裝置提醒現場人員采取呼叫警示、疏散等緊急措施。

總結：為了降低燃料電池測試的安全風險，首先進行樣品及樣品連接測試臺管路的保壓氣密測試驗證，同時測試臺通過對介質壓力實時監控、對氫氣/有毒氣體泄漏精準監測和預設的安全聯動保護系統，實現了對測試過程中潛在風險的快速響應和有效控制。