隧道火灾中氢气罐破裂的QRA（定量风险评估）方法_碰撞_燃烧_化学_燃料电池_船舶_汽车_建筑_消防_爆炸

隧道火灾中氢气罐破裂的QRA（定量风险评估）方法

PART 01

总结

本文参考：QRA methodology of hydrogen tank rupture in a fire in a tunnel

在当今全球积极寻求可持续能源解决方案的大背景下，氢燃料电池汽车（HFCV）凭借其零排放等诸多优势，正逐渐成为未来交通领域的重要发展方向。越来越多的国家和地区大力推动 HFCV 的研发、生产与应用，涵盖轿车、公交车、卡车乃至火车、船舶和飞机等多种交通工具。然而，随着氢燃料电池汽车数量的增加以及应用场景的拓展，其安全性问题愈发受到关注，特别是在像隧道这样的封闭空间内，一旦发生事故，后果可能极为严重。

从技术原理来看，氢燃料电池汽车通过电化学反应将氢气的化学能转化为电能，为车辆提供动力，这一过程本身较为清洁高效。但氢气具有密度小、扩散速度快、着火能量低以及燃烧范围广等特性，这使得氢燃料电池汽车在某些情况下存在一定安全隐患。比如，在车辆发生碰撞、遭受火灾或者其他极端情况时，车载储氢系统有可能受损，进而引发氢气泄漏，一旦遇到火源，极易引发燃烧甚至爆炸。

格拉茨理工大学（TU Graz）的研究团队在奥地利政府的资助下，深入分析了涉及氢动力汽车的交通事故潜在风险。研究指出，尽管目前道路上燃料电池汽车数量稀少，导致此类交通事故发生概率较低，但由于燃料电池乘用车的氢罐通常加压至 700 bar，公共汽车和卡车等较重车辆的氢罐加压至 350 bar ，一旦氢罐在事故中破裂，将会瞬间释放出巨大能量，加之氢气在超过 2,000°C 的高温下燃烧，极有可能造成毁灭性后果。该团队还特别强调，虽然氢罐在设计上通常能够较好地抵御一般机械冲击，但面对与卡车的追尾碰撞等严重冲击时，现有氢罐难以承受。

在隧道环境中，氢燃料电池汽车事故的危害程度会因空间封闭、通风条件受限等因素进一步加剧。欧盟的 HyTunnelCs 项目通过一系列实验，对隧道中氢动力汽车事故的潜在损害程度进行了详细分析。实验结果表明，由于氢气的高能量密度以及储存的高压状态，氢燃料电池汽车在隧道中一旦发生事故，其损坏潜力巨大。

当隧道内发生涉及氢燃料电池汽车的严重事故时，可能出现以下几种危险场景：

第一种情况，当车辆着火，热压释放装置（TPRD）正常启动，氢气会以受控射流的形式从氢罐中释放出来，方向远离汽车并朝向地面，以此防止氢罐爆炸。不过，格拉茨工业大学也指出，若该射流着火，依然十分危险，因为氢气燃烧时无色无味，难以察觉，只是其危险区域相对有限。
第二种情况，如果热泄压装置失效，氢罐发生爆炸，强大的冲击波将迅速蔓延至整个隧道。根据格拉茨工业大学的警告，在距离爆炸中心 30 米范围内，人员面临着极高的死亡风险；在 300 米以内，旁观者极有可能遭受 “严重的内伤，例如肺部出血”；即便距离更远，也存在耳膜破裂的风险。
第三种情况，氢气从氢罐中释放出来，但在碰撞后没有立即着火。由于氢气是元素周期表中最轻的元素，它会迅速上升并聚集在隧道天花板下，形成氢气云。若此时遇到诸如热灯开启、风扇启动产生的电脉冲等点火源，氢气云便会爆炸，同样会在隧道中引发强大的冲击波。

为深入评估隧道内氢燃料电池汽车火灾事件的风险，阿尔斯特大学的研究团队构建了一套定量风险评估（QRA）方法。该方法聚焦于公路隧道场景，着重考虑 70MPa、62.4 升氢罐在 99% 和 59% 两种充电状态（SoC）下，遭遇火灾发生破裂后的后果，并对每辆车每年的死亡风险以及每次事故的成本展开评估。

耐火等级（FRR）是影响氢罐安全性的关键因素之一。当前车载复合高压储罐在面对汽油 / 柴油 / 氢火灾，且火灾强度为 HRR/A = 1 - 4MW/m² 时，耐火等级普遍较低，仅为 4 - 8 分钟。阿尔斯特大学的研究表明，FRR 受到火灾比热释放率（HRR/A）、储罐设计以及充电状态（SoC）等多种因素影响。一般而言，HRR/A 越高，FRR 值越大；而在车辆实际使用过程中，随着车辆行驶，SoC 会逐渐降低，当 SoC 降低到一定程度，例如低于 54% 时，储罐在火灾中可能不会破裂，而是发生泄漏。

在 QRA 方法中，死亡风险的计算综合考虑了死亡概率、储罐破裂频率以及受影响个体数量等因素。同时，还将 TPRD 失效概率、火灾升级概率等参数纳入考量范围。例如，通过将火灾发生频率、储罐破裂概率、隧道长度、隧道吞吐量以及局部火灾模式概率等参数相乘，可得出储罐破裂频率。而火灾发生频率又通过隧道内事故频率、严重事故概率以及碰撞后火灾概率相乘得到。

以类似都柏林隧道的假设隧道为实例进行分析，该隧道长度为 2.89 英里（4650 米），有 2 个管廊，每个管廊 2 条车道。研究假设一辆氢燃料电池汽车在隧道内遭遇严重事故并引发火灾，车上 62.4 升、NWP = 70MPa、氢质量 m = 2.5kg 的较大储罐在火灾中破裂，且不引发较小储罐破裂。同时假设事故位置距离隧道管廊出口 50 米，导致同一方向管廊内两条车道堵塞，受影响隧道长度达 4600m 。针对 SoC = 59%（相当于 20°C 时 35.5MPa 的存储压力和 1.5kg 的氢）和 SoC = 99% 两种情况，对隧道内冲击波衰减进行计算，确定不同危害区域。结果显示，对于 SoC = 59% 的储罐破裂，死亡区域在距离汽车前 70 米内，该区域内受影响人数经计算约为 23.25 人，按照英国健康与安全执行局（HSE）规定的死亡成本标准，此次事故因人员死亡造成的损失高达 31,080,600 英镑 / 事故。

从频率分析角度来看，由于目前缺乏氢燃料电池汽车火灾事故的统计数据，研究人员假设与氢燃料电池汽车相关的初始火灾事件频率评估参数与化石燃料汽车相同。通过一系列复杂计算，得出初始火灾事件频率为 5.84×10⁻³ 火灾 / 10⁶车辆 - 英里 / 年。在 TPRD 失效概率方面，由于缺乏氢动力汽车 TPRD 失效率的公开数据，研究参考公开数据库 NPRD 中压力释放装置（PRD）随机机械失效概率的保守特征值 6.04×10⁻³，并结合 FireComp 项目提出的在火灾条件下 TPRD 的失效概率数据，计算出在局部火灾情景下 TPRD 的失效概率为 5.03×10⁻¹ 。升级概率则通过实施概率单位函数 Y 来评估，考虑到消防队到达火灾事故现场不同响应时间的失效概率，结合氢罐的 FRR，计算出升级概率。最终，得出储罐破裂概率为 2.97×10⁻¹，储罐破裂频率为 6.89×10⁻³ 破裂 / 年。

研究结果表明，当氢罐 FRR 为 8 分钟时，每辆车每年的死亡风险高达 1.07×10⁻² 死亡 / 车辆 / 年，远远超出可接受标准值 10⁻⁵死亡 / 车辆 / 年。若要将风险降低到可接受水平，需将氢罐的 FRR 提高到 58 分钟。而若想使每次事故的成本风险也降低到可接受水平（300 英镑 / 事故），则需将 FRR 进一步提高到 91 分钟。

为实现氢罐 FRR 的提升，可采用多种技术手段。例如，使用膨胀型涂料是一种可行方案，当膨胀型涂料层厚度约为 1 厘米时，氢罐的 FRR 有可能超过 1.5 小时。但这种方法会增加车载储罐的额外体积，在实际应用中存在一定局限性。相比之下，微泄漏 - 不破裂（μLNB）无爆炸、火灾自通风（无 TPRD）储罐的突破性安全技术具有显著优势。该技术能够在不改变储罐壁厚的前提下，赋予储罐前所未有的安全特性，有效排除火灾中储罐破裂的风险，同时避免了 TPRD 作为潜在失效源带来的安全隐患。

总体而言，随着氢燃料电池汽车在未来交通领域的应用逐渐广泛，确保其在各种场景下的安全性至关重要。尤其是在隧道等封闭空间内，需要通过不断优化车辆设计、提升储氢系统安全性、完善风险评估方法以及制定科学合理的安全标准和规范等多方面措施，来有效降低事故风险，保障人员生命财产安全，推动氢燃料电池汽车产业的健康可持续发展。

PART 02

摘要

本文旨在为隧道内燃料电池汽车的火灾事件开发一种定量风险评估（QRA）方法。该方法应用于公路隧道。考虑了 70MPa、62.4 升氢罐在两种充电状态（即 99% 和 59%）下火灾破裂的后果分析。评估了每辆车每年的死亡风险和每次事故的成本。为将风险降低到可接受的 10⁻⁵死亡 / 车辆 / 年水平，车载储氢罐在隧道中的耐火等级（FRR）应高于 58 分钟。将 FRR 提高到 91 分钟，可将两种风险都降低到可接受水平，即每辆车每年的死亡风险和每次事故的成本（300 英镑 / 事故）。为了氢动力汽车在隧道中的本质安全使用，建议相应地提高 FRR，或者使用无爆炸、火灾自通风、无热激活泄压装置（TPRD）的储罐。

PART 03

关键词

风险评估、氢安全、隧道、氢存储、自通风容器。

PART 04

术语表

𝑓𝑖𝑟𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑡.：火灾发生

𝐸：能量（J）

𝐸𝑃：升级概率（-）

𝐻₂：氢

𝑙𝑜𝑐. 𝑓𝑖𝑟𝑒：局部火灾

𝐹：频率（事故 / 10⁶车辆 - 英里 / 年；破裂 / 车辆 / 年）

𝑚：机械（能量）

𝑛𝑜 𝑙𝑒𝑎𝑘：无氢泄漏

𝐻𝑅𝑅/𝐴：火灾比热释放率（W/m²）

𝐿：长度（m）

𝑝−𝑐𝑟𝑎𝑠ℎ 𝑓𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑣. 𝑎𝑐𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡：碰撞后火灾严重事故

𝑚：质量（kg）

𝑠𝑒𝑟. 𝑖𝑛𝑗𝑢𝑟𝑦：严重伤害

𝑁：受影响的人数（死亡 / 破裂）

𝑠𝑙. 𝑖𝑛𝑗𝑢𝑟𝑦：轻微伤害

𝑡𝑜𝑡：总计

𝑃：概率（-）

𝑇𝑃𝑅𝐷 𝑓𝑎𝑖𝑙.：TPRD 失效

𝑅𝑖𝑠𝑘：风险（死亡 / 车辆 / 年；英镑 / 事故）

𝑡𝑢𝑛. 𝑎𝑐𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡：隧道内事故

𝑉：储罐体积（m³）

下标 𝑐ℎ：化学（能量）

𝑡. 𝑟𝑢𝑝𝑡.：氢罐破裂

𝑓𝑎𝑡.：死亡

PART 05

引言

世界上许多国家都在部署氢燃料电池汽车（HFCV），包括轿车、公交车、卡车、火车、船舶和飞机。诸如易燃液体泄漏、氢喷射火、阴燃火等火灾事件可能导致氢罐破裂。当前的车载复合高压储罐在汽油 / 柴油 / 氢火灾中，当强度为 HRR/A=1-4MW/m² 时，耐火等级（FRR）较低，为 4-8 分钟 [1-4]。在像隧道这样的封闭空间中，氢燃料电池汽车发生的事件可能升级为火灾，并导致车载储罐灾难性破裂，对生命、财产和建筑环境造成后果。事件的严重程度和风险值将取决于储罐体积和压力、隧道和交通参数。

虽然隧道中的定量风险评估（QRA）模型 [5] 侧重于隧道的社会风险和安全措施，但缺乏考虑氢燃料电池汽车相关安全问题的隧道内 QRA 方法。实际上，在涉及公众和急救人员的安全时，个体风险水平至关重要。研究 [6] 表明，通过创新的工程解决方案，提高车载存储的 FRR 可以将风险降低到可接受的 10⁻⁵死亡 / 车辆 / 年水平。

火灾的比热释放率（HRR），即 HRR/A，直接影响储罐的 FRR [4]。考虑到 HRR/A 越高，FRR 值越大，当前的标准储罐在火灾中可能耐受约 4-8 分钟。文献中不同实验室获得的 FRR 值存在差异的原因之一是 GTR#13 [7] 现行的火灾测试协议没有规定 HRR/A 的控制。影响 FRR 的其他因素包括储罐设计和充电状态（SoC）。在两次加油之间驾驶车辆时，SoC 总是低于 100%。观察到 17 辆氢动力汽车在加油前的 SoC 平均值在 17% 到 59% 之间 [8]。因此，研究 SoC=100% 的储罐的后果分析将是最坏情况。当 SoC 降低到一定水平时，例如在数值研究 [4] 中低于 54%，储罐在火灾中不会破裂，而是泄漏。

本研究不涉及对不同危害的详细综合分析，包括来自热激活泄压装置（TPRD）的喷射火、爆燃和爆轰可能产生的压力和热效应，以及储罐爆炸产生的抛射物。本 QRA 研究旨在解决隧道内储罐破裂后的冲击波相关风险。在典型隧道上演示了 QRA 方法，以计算冲击波衰减并确定死亡、伤害和无伤害的危险距离。针对 SoC=99% 和 SoC=59%，评估了每辆车每年的死亡风险和每次事故的成本（仅考虑人员生命损失）。

PART 06

隧道内车载氢罐破裂的 QRA

图 1 显示了 QRA 方法的流程图。基于氢罐破裂的后果分析和公路隧道内每辆车每年的破裂频率，计算每辆车每年的死亡风险（图 1a）。遵循类似的后果分析程序，使用储罐破裂概率并额外考虑事件情景中的人员生命损失，评估每次事故的成本风险（图 1b）。火球、热危害、严重伤害、轻微伤害

图 1. 隧道内氢燃料电池汽车的 QRA 方法流程图：(a) 每辆车每年的死亡风险；(b) 每次事故的货币损失风险。a 由于目前没有评估隧道内火球传播的工具，本研究不考虑火球和热危害。b 本研究不考虑严重和轻微伤害；仅考虑死亡。

隧道内储罐破裂后的主要危害被认为是冲击波，由于问题的一维特性，其随距离的衰减很小，以及火球（本研究未考虑），根据初步计算研究，火球在隧道中以高达 20-25m/s 的速度在冲击波后面传播。

隧道内冲击波对人体的有害影响（见图 2）基于预先定义的伤害标准 [9]：死亡严重伤害轻微伤害无伤害沿隧道的冲击波衰减图 2. 隧道内可能的超压阈值和危险区域的示意图。描述 “严重” 和 “轻微” 伤害的区域是通过阈值划分隧道内超压范围的结果。

频率分析（见图 1）包括通过将以下参数相乘来估计储罐破裂频率（破裂 / 年）：火灾发生频率、储罐破裂概率、隧道参数（即隧道长度和隧道吞吐量）以及局部火灾模式的概率（在所有发生的火灾中）。

这里，火灾发生频率是通过将隧道内事故频率、严重事故概率和碰撞后火灾概率相乘计算得出的。

储罐破裂概率包括无氢泄漏的概率（因为在储罐破裂前被认为无泄漏），根据 [10]，还包括火灾升级概率和 TPRD 失效概率。

在所有火灾中，局部（在影响或不影响 TPRD 的意义上）火灾类型的概率没有统计数据，可能也无法获得。实际上，每场火灾都可能是局部火灾，例如液体泄漏的边缘影响储罐，或者是吞噬储罐的火灾。此外，火灾可能开始时是局部的，由于初始燃烧面积较小，然后发展为吞噬性火灾（按照 GTR#13 火灾测试协议）。因此，在我们的研究中，假设所有火灾中有一半会以吞噬性火灾的形式影响储罐，另一半以局部火灾的形式影响。因此，局部火灾的概率 P loc.fire 取为 0.5。

后果分析包括估计死亡概率（P fat./ 破裂）和受影响的个体，即车辆乘客（人 / 车辆）。

最后，每辆车每年的死亡风险计算为死亡概率、储罐破裂频率和隧道内受死亡影响的个体（见图 1a）的乘积。

每次事故的成本风险估计为生命成本（基于受影响的个体）和储罐破裂概率的乘积。后者通过将无氢泄漏概率、火灾升级概率和 TPRD 失效概率相乘计算得出。

PART 07

QRA 方法应用示例

本研究中假设隧道的尺寸类似于都柏林隧道，长度为 2.89 英里（4650 米），基于英国和爱尔兰不同隧道的可用信息 [11]。该隧道有 2 个管廊，每个管廊 2 条车道。一个管廊内的交通在两条车道上同向行驶。在 QRA 方法应用示例中，将对 1 个管廊进行后果分析。拟议的情景包括以下假设：

一辆氢燃料电池汽车在隧道内遭遇严重事故并引发火灾，车上 62.4 升、NWP = 70MPa、氢质量 m = 2.5kg 的较大储罐在火灾中破裂，且不引发较小储罐破裂。
较大储罐的破裂不会引发较小储罐的破裂。后一个假设被视为单个储罐破裂的孤立案例。
隧道内的冲击波衰减是针对独立储罐破裂的情况计算的，即不考虑压缩气体的机械能用于车辆破坏、车身框架平移等 [13]。其理由是，在远场，实际上是整个隧道长度上，独立储罐或车下储罐的冲击波强度相似 [14]。
汽车事故位置距离隧道管廊出口 50 米，导致同一方向管廊内两条车道堵塞，受影响隧道长度达 4600m。
针对 SoC = 59%（相当于 20°C 时 35.5MPa 的存储压力和 1.5kg 的氢）和 SoC = 99% 两种情况，对隧道内冲击波衰减进行计算，确定不同危害区域。

表 1 显示了机械能 E m 和化学能 E ch 的分数，这些分数有助于冲击波强度，并使用方法 [14] 计算。

a 将用于方法应用示例中的后果分析。

表 2 列出了本研究的隧道参数、假设的车辆数量和每辆车的平均人数。

a 5.5×10⁶车辆吞吐量是针对隧道的两个管廊，对于一个管廊，该值为 5.5×10⁶/2=2.75×10⁶，将在我们的研究中使用。

后果分析

储罐破裂是由于储罐暴露于初始火灾，且两个安全屏障（即 TPRD 被火灾启动和应急行动灭火）均失效。图 3 显示了事件的序列。

汽车事故由于 TPRD 失效导致的火灾应急操作失败氢罐破裂冲击波图 3. 导致火灾中储罐破裂并产生冲击波的事件序列。

关于氢储氢罐在火灾中的性能、储罐破裂的后果以及冲击波形成和衰减机制的实验 [17-19] 和数值 [4] 研究仅在开阔大气中进行。关于与三硝基甲苯（TNT）质量相当的高能炸药装药，只有部分数据可用。另一方面，TNT 冲击波与氢罐在火灾中破裂产生的冲击波不同，特别是在化学能的释放过程方面。本研究应用原始的无量纲相关性 [13] 来计算 62.4 升、70MPa 储罐在 SoC=99%（70MPa，20℃）和 SoC=59%（35.5MPa，20℃）下破裂后隧道内的冲击波衰减。相关性 [13] 允许对任何横截面面积、纵横比和长度的隧道内火灾中的任何氢罐破裂进行后果评估。计算的假设隧道内超压衰减与三个阈值（死亡、伤害和无伤害）一起显示在图 4 中。

V=62.4L，SoC=99%（P=70MPa）选定的 “死亡” 阈值 V=62.4L，SoC=59%（P=35.5MPa）选定的 “伤害” 阈值选定的 “无伤害” 阈值图 4. 62.4 升储罐在 SoC=99% 和 SoC=59%（T=20℃）时隧道内的冲击波衰减

对于 SoC=59% 的储罐破裂，死亡区域在距离汽车前 70 米内，该区域内受影响人数经计算约为 23.25 人，按照英国健康与安全执行局（HSE）规定的死亡成本标准，此次事故因人员死亡造成的损失高达 31,080,600 英镑 / 事故。

频率分析

初始火灾事件的频率

由于目前缺乏氢燃料电池汽车火灾事故的统计数据，研究人员假设与氢燃料电池汽车相关的初始火灾事件频率评估参数与化石燃料汽车相同。通过一系列复杂计算，得出初始火灾事件频率为 5.84×10⁻³ 火灾 / 10⁶车辆 - 英里 / 年。

TPRD 的失效概率

目前没有关于氢动力汽车 TPRD 失效率的公开数据。在公开可用的数据库 NPRD [22] 中，提出的压力释放装置（PRD）的随机机械失效概率的保守特征值为 6.04×10⁻³。该值用于计算 TPRD 失效概率，类似于 Dadashzadeh 等人 [6] 的做法。FireComp 项目 [23] 提出，在火灾条件下，TPRD 在全淹没火灾中的失效概率为 0，在局部火灾中的失效概率为 0.5。因此，在我们的研究中，TPRD 的失效概率可以计算为：对于全淹没火灾，（1-0）×（6.04×10⁻³）+0=6.04×10⁻³；对于局部火灾，（1-0.5）×（6.04×10⁻³）+0.5=5.03×10⁻¹。Dadashzadeh 等人 [6] 表明，伦敦道路上氢动力汽车的最高风险源于局部火灾。本研究仅关注局部火灾情景，因为它是火灾中储罐破裂的最严重可信情景。

升级概率

升级概率则通过实施概率单位函数 Y 来评估，考虑到消防队到达火灾事故现场不同响应时间的失效概率，结合氢罐的 FRR，计算出升级概率。

储罐破裂概率

通过将无氢泄漏概率、火灾升级概率和 TPRD 失效概率相乘计算得出，最终得出储罐破裂概率为 2.97×10⁻¹。

储罐破裂频率

通过将火灾发生频率、储罐破裂概率、隧道长度、隧道吞吐量以及局部火灾模式概率等参数相乘，得出储罐破裂频率为 6.89×10⁻³ 破裂 / 年。

风险

每辆车每年的死亡风险计算为死亡概率、储罐破裂频率和隧道内受死亡影响的个体的乘积。

PART 08

QRA 结果与讨论

图 5a 展示了车载氢储氢罐的死亡风险作为 FRR 的函数。风险可接受标准值被定义为 10⁻⁵死亡 / 车辆 / 年，这是 [29] 提出的氢燃料加注站急救人员的可接受风险水平。图 5b 显示，对于上述 FRR=8 分钟的储罐，每次事故的风险成本可高达约 924 万英镑。

62.4 升储罐在 SoC=59% 时破裂的风险作为火灾中氢储氢罐 FRR 的函数：(a) 风险（死亡 / 车辆 / 年），(b) 风险（英镑 / 事故）。

为实现氢罐 FRR 的提升，可采用多种技术手段：

使用膨胀型涂料是一种可行方案，当膨胀型涂料层厚度约为 1 厘米时，氢罐的 FRR 有可能超过 1.5 小时。但这种方法会增加车载储罐的额外体积，在实际应用中存在一定局限性。
微泄漏 - 不破裂（μLNB）无爆炸、火灾自通风（无 TPRD）储罐的突破性安全技术已被发明并成功应用于 IV 型氢储氢罐 [30]。该技术允许制造与原始储罐壁厚相同的储罐，但具有前所未有的安全特性，可排除火灾中的破裂并避免 TPRD 作为潜在的失效源。

PART 09

结论

考虑到先前关于隧道内火灾中灾难性氢罐破裂的风险和危害的知识空白，本研究对类似于都柏林隧道的公路隧道内氢动力汽车进行了 QRA。这促进了氢技术和燃料电池汽车的本质安全设计，告知利益相关者和公众特定的危害和可接受的风险，并阐明了现有的危害预防和缓解解决方案。这凸显了我们研究的重要性。

本研究进一步发展了 QRA 方法及其应用，以及氢动力汽车事件中隧道内冲击波衰减的新相关性。隧道事件的 QRA 被展示为对安全和风险降低措施（如提高车载储氢罐的耐火等级）的整体分析。评估了隧道内人员面临的 “新” 危害，即火灾中储罐破裂后的冲击波，以及相关的风险，包括每辆车每年的死亡风险和每次事故的成本。针对 62.4 升、NWP=70MPa 的氢罐在 SoC=99% 和 SoC=59% 的火灾中破裂的情况评估了风险。使用公路隧道事故的现有统计数据集进行了频率分析。使用英国健康与安全执行局提供的概率分析资源评估了每次事故的成本风险。将 FRR 提高到 91 分钟可将两种风险都降低到可接受水平，即低于 10⁻⁵死亡 / 车辆 / 年和 300 英镑 / 事故。提及了提高耐火等级和排除火灾中储罐破裂的竞争技术。从行业和欧洲氢项目 FireComp 获得的 PRD 失效率的保守特征值被用作 TPRD 失效频率。

来源：气瓶设计的小工程师

给定释放速率和排气尺寸的稳态氢气均匀浓度

中性面（NP）是一个水平面，在该面上，封闭空间内部和外部的压力相等。在一般情况下，对于通过释放比空气轻的气体进行被动通风的封闭空间，中性面位于通风口高度的一半或以下，以保持稳态条件。在NP以下，空气进入封闭空间，而在NP以上，较轻的氢气-空气混合物逸出封闭空间（图1，左）。图1-当中性面位于通风口下边缘和一半高度之间时，通风口的流速。在完美混合的假设下，开发了一个关于封闭空间中单个通风口持续气体泄漏的被动通风模型，该模型由(Eq.1)描述，并报告在(Molkov等人，2014)中。g′=ρair−H2密度按(kg/m³)计算，其中p是环境压力(Pa)，M是气体的分子质量(kg/kmol)，T是环境温度(K)，R=8314.4是通用气体常数(J/K/kmol)来源：气瓶设计的小工程师