氢能的安全能够保证吗

        氢作为一种能源品种正在进入大众的视野,但在我国氢依然作为传统危化品进行管理,那么氢能究竟安全吗?

        2019年3月15日,氢能源被首次写入国务院《政府工作报告》,3月28日,李克强总理在在博鳌论坛中指出“加快发展人工智能、自动驾驶、氢能源等新兴产业”,氢能的发展正在国家顶层设计上予以重视。

        同时,多个地方政府迅速出台了支持氢能源发展的相关政策,纷纷抢占氢能发展的制高点,至此氢能源的热风吹遍了整个中国大地。毫无疑问,目前,氢能已经从诞生期的口号和概念,成长期的观望和犹豫,逐渐发展到如今的抢占先机和实际行动。

        尽管氢能概念如此火热,但有一个话题却无法回避——氢能的安全性。在应急管理部《危险化学品目录(2015版)实施指南(试行)》中,氢能依然是作为传统的危化品进行管理的。那么,人们不禁会问,氢能真的安全吗?未来驾驶氢燃料汽车又需要具备怎样的安全知识?

1、氢能真的不安全吗?

        判定一种能源的安全性首先要了解这种能源的特性。相关文献显示,氢气是最轻的气体,在空气中扩散较快,具有较强的泄露性,氢气向上扩散的速度可以达到20m/s,是天然气的6倍。而且氢气极其易燃,氢气在常温常压空气中的燃烧范围为4%-75%,泄漏的氢气在空间中扩散积聚,达到一定浓度时遇到火源就会燃烧,甚至爆炸。

        同时,氢气在燃烧时是无色的,在白天肉眼几乎看不到,在黑暗条件下才可以看到蓝色火焰。最重要的是氢气无色无味,人们通过感官很难觉察到氢气的泄漏。

        通过对氢能基本特性的描述,人们会直观感觉到,氢能确实很危险!其实并非如此。从技术层面来说,氢气虽然在空气中扩散性很强,但若发生氢气泄漏或燃烧,倒不一定会发生危险或者爆炸,因为氢气作为最轻的气体,可以很快垂直升到空气中并迅速消失。

        对于大众最关心的乘用车安全问题,日本某燃料电池研究所曾做过氢燃料汽车和汽油车爆炸的对比试验,通过用枪射击高压氢气罐来测试,结论是由于氢气的密度非常低,从燃料罐溢出之后迅速上升扩散,着火后火势持续向上,乘客车厢与氢气燃料电池发动机隔离,火势过后汽车本身完好无损,也并没有发生爆炸,乘客也未受到危险,而汽油车油箱被击中后整辆车直接爆炸报废。

        这样的氢能安全试验国内外已进行过多次,以上对比并非要论证作为能源的氢能比汽油更安全,而是说明无论何种能源,本质上都有一定的危险性。比如石油、天然气甚至煤炭,在某种条件下或者在一定应用环境下,均有安全风险,关键的是如何通过一定的技术来达到安全使用的目标,使之成为人们生活中不可或缺的一部分。

2、氢能的“安全领域”

        氢能的发展必须优先解决安全问题,安全是发展之本。目前,对于氢安全的研究领域主要集中在储氢系统和输氢系统,储氢和氢能运输的安全性,是氢能产业是否能够彻底市场化,最终实现安全应用的两个最关键环节。

        储氢系统主要包括高压储氢、液化储氢、金属氢化物储氢、物理吸附储氢和有机液体储氢。输氢系统主要包括氢气长管拖车、氢气管道、专用运输船舶、液氢或氢浆槽罐车和低温绝热管道。

        在氢能的历史发展过程中,不可避免的会出现大大小小的安全事件。曾有相关研究机构对氢能的相关事故原因进行了统计分析,在众多事故原因当中,排在前三位的是设备本身质量问题、氢能系统设计缺陷和人为原因,比例分别为40%、10%和9%,加起来占到了事故原因总比例的59%,而且主要原因还是与氢系统有直接关系的设备问题。

3、氢安全的“关键问题”

        氢安全对于氢能未来发展和应用的重要性显而易见,在发展过程中势必会遇到很多问题,目前存在着两个方面需要着手解决,以便为氢能的发展解除障碍。

        一方面是氢安全的技术投入太少。由于投入不够,目前我国缺少高压氢气循环快速充放疲劳的试验装备,缺少高灵敏度的氢气泄漏检测系统等关键检测设备,同时更严峻的是氢安全检测研究的能力暂时难以满足氢能发展需要。

        另一方面是氢能专用装置的缺失。目前我国缺少氢能专用的安全泄爆装置,如果发生爆炸,缺少安全装置情况下将无法将爆炸的影响降到最低;同时缺少氢系统中需要的压力表、电阻应变计、阻火器等安全仪器仪表。

4、氢安全发展需系统设计

        氢能安全需要有系统化的设计,浙江大学化工机械研究所所长、国际氢能标准化技术委员会副主席郑津洋给出了自己的建议:

        首先,要系统开展氢泄漏、扩散、燃烧、爆炸等相关试验研究,为氢风险评价所需模型的建立与验证提供重组的基础数据;完善金属和非金属材料的抗氢脆性能数据库,为我国高压临氢承载件料选择、设计制造、安全评估、标准制定提供依据。

        其次,要加强氢能基础设施运行安全技术研究,形成氢系统综合风险评价方法,针对加氢站建设,形成加氢设施服务网络重大危险源辨识方法,构建风险量化计算与评价指标体系,同时建立有效的事故缓解方法和应急安全响应机制,为我国氢燃料电池汽车等的商业化发展提供支撑。

        再次,需要进一步完善我国氢安全的标准化体系,为氢能产业链各个缓解的安全运行提供支撑,同时组建具有第三方公正地位的氢安全检测研究中心,提升氢能装备安全检测能力。

source:http://www.juda.cn/news/78312.html

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