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從“不傷人”升檔至“無風險”！氫能應用安全升級

時間:2023-10-07 09:02來源:中國能源報 作者:仲蕊
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安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎和內在要求。要推動氫能產(chǎn)業(yè)關鍵技術和安全技術需協(xié)同發(fā)展，提升氫安全技術手段，實現(xiàn)氫安全級別從“不傷人”升檔至“無風險”。
▲圖為氫能交通應用場景。
 
近年來，氫能在交通、儲能、工業(yè)等領域的應用規(guī)模逐步擴大，加之我國加氫站建設數(shù)量位居全球第一，氫能安全問題備受重視。業(yè)內普遍認為，安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎和內在要求，隨著氫能應用場景不斷增加，如何防范新的安全風險直接關系整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。對此，要推動氫能產(chǎn)業(yè)關鍵技術和安全技術協(xié)同發(fā)展，提升氫安全技術手段，實現(xiàn)氫安全級別從“不傷人”升檔至“無風險”。
 
總體風險損失可控
 
“梳理全球氫安全事件，總體上看，氫能事故造成的損失都不是特別大。”清華大學工程博士教學主任、車輛學院氫能與燃料電池學科責任教授楊福源表示，就整個工業(yè)而言，氫不是新氣體，其安全問題也不是一個新問題。“人類用氫已超過80年歷史，期間鮮見因氫氣直接造成的大型災難性事故。可以說，人類用氫的歷史是安全用氫的歷史，這是一個基調。”
 
在氫能交通領域，上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司總工程師阮偉民指出，近兩年來，國內尚未發(fā)生過燃料電池汽車氫安全事故，但其他領域的氫安全事故有所發(fā)生，如長管拖車氫氣泄漏燃燒、氫氣球爆炸等，但損失都有限。
 
氫氣泄漏是氫能應用過程中最大的安全隱患，楊福源指出，氫泄漏安全防控可概括成“三防兩嚴”，“三防”指防泄漏、防集聚、防點火，其中任何一種情景發(fā)生，就意味著風險存在。“兩嚴”指嚴控氫氣品質以及嚴格流程管理。“在應用過程中，只要能嚴格貫徹‘三防兩嚴’方針，就不會發(fā)生大的安全事故。”
 
以氫燃料電池汽車為例，阮偉民認為，其安全風險并不比LPG、CNG和LNG汽車高。“氫能在交通領域潛在的安全風險主要集中在使用環(huán)節(jié)，由于車載儲氫系統(tǒng)儲氫壓力高，氫分子小且容易泄漏，但如果儲氫系統(tǒng)維護保養(yǎng)到位，燃料電池汽車進入受限空間可以保證安全。”
 
多元應用帶來新風險
 
“雙碳”目標下，氫能不再局限于化工領域，也由此帶來諸多新變化。在楊福源看來，最重要的變化之一就是更多非專業(yè)群體接觸氫氣，更多用氫場景出現(xiàn)，廣泛用氫的氫能社會出現(xiàn)新挑戰(zhàn)。“不熟悉氫或對氫沒有安全概念，并且試圖濫用氫，都會引致安全風險。
 
具體哪些應用場景存在風險？楊福源指出，首先是二手高壓儲氫容器安全狀態(tài)監(jiān)測不到位的風險。“比如，氫氣瓶使用循環(huán)次數(shù)是1萬次，已充放8000次，后面2000次使用過程中儲氫瓶的安全狀態(tài)不能保障，另外儲氫瓶是否存在撞擊等情況對安全狀態(tài)也有影響。“在這一點上，科技部近年成立了一些研究課題，重點研究解決儲氫瓶的安全狀態(tài)監(jiān)測難題。”
 
“其次，是氫氣品質監(jiān)控不力帶來的風險。”楊福源舉例稱，去年湖南郴州馬田鎮(zhèn)的爆炸事故，就是因為將制出的氫氣存儲于液化石油氣瓶，氫氣不純且氫氧混合點火能量極低，導致爆炸。“只要存在與空氣或氧氣摻混的可能，氫氣的安全風險就會立刻提升，所以品質監(jiān)控必須加強。”
 
“最后，是氫氣和其他高能量密度的可燃蒸汽或可燃氣體混合時帶來的風險。”楊福源說，氫氣體積能量密度低且易燃，當與其他高能量密度氣體混合時，就能成為導火索并引發(fā)風險。”
 
《中國能源報》記者了解到，隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，加氫站等對技術工人的需求也在增加，重視并加強人為風險防控尤為必要。阮偉民認為，應提高操作人員的責任和安全意識，經(jīng)培訓持證上崗，嚴格遵守安全操作規(guī)程，做好技防設施的定期檢驗和日常巡檢，才能將安全風險降至最低。
 
提升技術防范能力
 
面對更加多元、復雜的安全風險，氫安全技術手段是全方位預防風險發(fā)生的首要利器。
 
楊福源指出，雖然從技術工人角度看，可通過標準化的流程操作培訓，預防重大安全風險，但從用戶角度看，不僅無法實施培訓，用戶還可能出于好奇觸碰氫氣系統(tǒng)，導致風險發(fā)生，這屬于氫氣濫用場景。“對此，需要通過傳感器等氫安全技術，讓氫氣裝備在濫用場景下實現(xiàn)安全運行，通過近場泄漏檢測加主動防護，實現(xiàn)氫安全級別從‘不傷人’提升到‘無風險’。”
 
“需要注意的是，目前涉及氫安全的相關法規(guī)標準沒有要求更具體的防范措施，防范安全問題對企業(yè)而言也屬于成本增加。目前氫能發(fā)展處于初期階段，如果成本偏高，很多企業(yè)就沒有動力在安全上投入更多，只需滿足法規(guī)基本要求即可。”楊福源坦言。
 
“總體來看，氫氣既不安全又很安全。”楊福源強調，對氫氣的安全防范要做到如影隨行，比如泄漏檢測要快，并及時明確氫氣的去向和氫脆腐蝕等影響。還要提升氫安全技術，包括材料技術、結構工藝技術、中間的氫氣泄漏檢測技術、信息技術檢測技術以及防范機制和消防理念等，各環(huán)節(jié)相互配合共同防范風險發(fā)生。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 氫能
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