Sandia国家实验室是霍尼韦尔国际公司(Honeywell International Inc.)的全资子公司，隶属于美国能源部国家核安全管理局(National Nuclear Security Administration)。
Sandia帮助设计了第一代h2动力汽车的加油站，使其与传统的加油站一样安全。现在，为了满足对H2燃料日益增长的需求，桑迪亚公司正致力于将加油站的燃料从气态变为液态H2。液体H2比气体密度大，零售商可以在相同的空间内储存更多的H2。
与Sandia签署的一项新的合作研发协议，将允许美国迄今最大的氢燃料零售商First Element Fuel建造更多此类尖端氢燃料站。它还将帮助更新国家消防协会关于液体H2安全距离的安全法规，该法规已经有几十年没有更新了。更新后的代码将反过来有利于H2零售商和消防警察在设计和允许新的、更安全的车站方面。
Sandia的研究小组使用Sandia设计的第一个软件，量化了各种系统设计中H2泄漏的影响，以及检测和防止泄漏的安全措施。
“我们可以问这些‘如果发生了怎么办’的问题，比如‘这里怎么会发生泄漏?’”以及“我们如何才能减轻影响?”项目共同负责人克里斯•拉弗勒(Chris LaFleur)解释道:“这样一来，泄密事件造成问题的可能性就会降低。”“通过这种方式，我们可以让氢燃料电池汽车在以前无法到达的地方加油，比如人口密集的大城市繁忙的市中心。”
对液态氢的需求不断增长
以H2为动力的汽车和以汽油为动力的汽车一样快地加油，并且开得一样远。此外，他们排气管中唯一的排放物是纯净水——这也是他们越来越受欢迎的一个因素。h2燃料运输业增长的最大障碍之一是建设足够的加油站。
First Element Fuel首席运营官蒂姆•布朗(Tim Brown)表示:“我们需要更多的加油站，需要更大、更快、更好的设备，因为我们的客户和需求都超过了我们的想象。”
First Element公司目前在加州有19个加油站，每个加油站只有一个水泵和一个软管。其他零售商运营的电台也同样受到限制。
虽然只有约5000氢气燃料电池汽车在路上今天在美国——丰田汽车公司(Toyota Motor Corp .)、本田汽车公司有限公司和现代汽车公司所有销售——燃料供应不足以阻止行司机在车站积累,布朗说。
一旦梅塞德斯-奔驰(Mercedes-Benz)、通用汽车(General Motors)和其他公司将燃料电池车型推向市场，燃料需求只会增加。First Element计划2019年在加州新建12座H2加油站，以满足这种需求。
目前，美国零售H2市场主要集中在加州，这是由于政府鼓励汽车制造商在加州销售的政策——大部分加油站位于旧金山湾、洛杉矶和圣地亚哥地区。其他州也计划在未来几年为乘用车和公共汽车、卡车等重型车辆设立商业站点。
低温的挑战
“如果……会怎样”的安全问题是该团队先前就气态H2泄漏模型所做的回答。然而，液态H2有其独特的优点和挑战。
一方面，液体H2的储存压力比气体低得多，从而降低了泄漏的风险。然而，液体H2也是低温的，这意味着它必须保持非常低温(大约零下423华氏度)。
Sandia风险分析师Brian Ehrhart说:“当释放时，液体H2实际上可以冻结周围的空气。”“这对于计算空气中H2的浓度是一个挑战。”
无论是气态还是液态，H2和氧气(O2)的数量都是相互依赖的，因为液化越多，温度就越高，反之亦然。研究小组通过假设H2/空气混合的初始“区域”来应对这一挑战，该区域使混合气体升温到Sandia的气体扩散模型能够预测行为的程度。
这种简化方法使研究小组能够预测出可燃浓度离泄漏点有多远，而不是只关注泄漏点附近的混合物，并使用更昂贵的流体动力学模型。
对科学家、零售商和消费者来说，好处多多
这个建模过程的一个结果是，第一个元素燃料将有严格的、基于科学的证据来帮助他们获得他们计划建造的12个空间站的许可。
“就科学而言，桑迪亚是黄金标准，”布朗说，“如果桑迪亚的结果显示x、y和z，那么我相信他们是x、y和z。没有第二个猜测。”我知道这是对的，消防队长知道这是对的，其他人也知道。桑迪亚带来了专业、严谨和准确，我认为我在其他任何地方都做不到。
Sandia公司也从这个项目中获益，因为它允许团队在真实的系统设计中展示他们的模型。此外，Sandia公司直接与美国国家消防协会合作，该项目的数据将用于通报和更新他们的液体H2安全规范。
新的规范将允许对未来的加油站进行基于性能的评估，而不是按照规定的标准。LaFleur分享了一个烹饪的类比来解释这两种编码的区别。
“一个规范的代码就像一个食谱，严格要求3杯面粉，2盎司巧克力和3个鸡蛋做一个蛋糕。她说:“一个以工作表现为基础的标准是，‘做一个3英寸高、味道好的巧克力蛋糕’，然后你就可以决定怎么做了。”
最新的基于性能的标准将使美国任何地区的零售商更容易建立安全的车站，即使他们不能满足某些精确的标准要求。这进而将促进H2汽车行业的增长。
Sandia公司的建模工作还支持美国能源部的H2@Scale计划，该计划关注于从不同的国内资源大规模生产H2。该项目还考虑在钢铁制造、化肥生产、石油精炼和运输等多个领域使用氢。
布朗说:“我们的使命一直是促进这些汽车的采用，确保更好的空气质量和能源安全。”“这是该项目的一部分，将超越我们目前正在建设的特定车站。”
桑迪亚实验室在核威慑、全球安全、国防、能源技术和经济竞争力方面负有主要的研究和开发责任，主要设施位于新墨西哥州的阿尔伯克基和加利福尼亚州的利弗莫尔。
——文章发布于2018年10月17日
