氫氣作燃料并不是什么新鮮事物。早在人們使用汽油、天然氣之前，就已經(jīng)使用城市煤氣做飯、開車了。而城市煤氣中，大約50％是氫氣。如今，大家對(duì)氫氣的重視，也使得氫氣安全得到了越來(lái)越多的人的關(guān)注。

　　任何燃料的安全性都與其本身的性質(zhì)密切相關(guān)。由于氫的特殊性質(zhì)，使得氫的安全有不少特點(diǎn)。和其它燃料相比，氫氣是一種安全性比較高的氣體，氫氣無(wú)毒，不像有的燃料毒性很大；氫氣是最輕的氣體，在空氣中擴(kuò)散較快，擴(kuò)散速度是氮?dú)獾?倍，是天燃?xì)獾?倍，氫氣是最不易形成可爆炸氣霧的燃料。

　　除氫氣本身的安全性較高之外，國(guó)家在氫氣的制、儲(chǔ)、運(yùn)等各個(gè)環(huán)節(jié)也有嚴(yán)格的安全要求。

　　安全制氫

　　以水電解制氫為例，制氫工廠在建設(shè)、生產(chǎn)過(guò)程中，必須遵守《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》、《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》等法律法規(guī)19項(xiàng)；《氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》、《加氫站技術(shù)規(guī)范》、《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等安全標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)；《中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法》、《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等抗震法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)；消防設(shè)計(jì)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范約25項(xiàng)及其它的相關(guān)法規(guī)、政策。典型的安全保護(hù)措施包括：廠房建設(shè)方面，耐火等級(jí)、層數(shù)及防火分區(qū)的面積嚴(yán)格滿足規(guī)范要求；防電防爆方面，電氣設(shè)備及控制儀表均為防爆類型；氫氣管道方面，管道及管件之間采用焊接方式連接，減少可能出現(xiàn)的泄漏點(diǎn)；生產(chǎn)監(jiān)控方面，采用PLC全自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力、溫度、液位、電壓、電流等，可實(shí)現(xiàn)連鎖關(guān)機(jī)。

　　安全存儲(chǔ)

　　在我國(guó)高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫應(yīng)用最為廣泛，根據(jù)應(yīng)用方式的不同，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫分為車用高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和固定式高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫。

　　一、車載高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫安全防護(hù)措施

　　過(guò)溫報(bào)警：儲(chǔ)氫瓶上安裝的溫度傳感器用來(lái)檢測(cè)瓶?jī)?nèi)氣體溫度，傳感器將溫度信號(hào)發(fā)送到駕駛室儀表盤上，從而判斷瓶?jī)?nèi)氫氣是否超溫。

　　起火防護(hù)：當(dāng)儲(chǔ)存瓶處于起火環(huán)境中時(shí)，溫度傳感器和壓力傳感器會(huì)檢測(cè)到瓶?jī)?nèi)氣體溫度和壓力的異常并切斷氫氣供應(yīng)。同時(shí)，瓶閥上安裝有壓力泄放裝置。

　　過(guò)壓保護(hù)：當(dāng)儲(chǔ)存瓶中氫氣壓力過(guò)高時(shí)，能通過(guò)壓力泄放裝置自動(dòng)泄壓，保證儲(chǔ)氫瓶在安全的工作壓力范圍之內(nèi)。

　　過(guò)流保護(hù)：當(dāng)供氫管道斷裂，溢流閥開啟，進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，截?cái)鄽怏w泄漏。

　　氫氣泄漏監(jiān)控：儲(chǔ)氫瓶電池閥與氫氣泄漏報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)泄露氫氣濃度達(dá)到保護(hù)值時(shí)將自動(dòng)關(guān)閉，從而切斷氫氣供應(yīng)。

　　綜合以上，現(xiàn)有的保護(hù)措施能有效解決高壓車載儲(chǔ)氫瓶的氫氣泄漏、爆炸等問(wèn)題。

　　二、固定式高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫安全防護(hù)措施

　　（1）大直徑儲(chǔ)氫長(zhǎng)管

　　氣瓶質(zhì)量：氣瓶?jī)?nèi)外表面均經(jīng)過(guò)噴丸處理，并用內(nèi)窺攝像系統(tǒng)逐只進(jìn)行內(nèi)部全面檢查，確保內(nèi)部質(zhì)量。

　　爆破片裝置：爆破片裝在氣瓶的兩端。較安全閥體積小、重量輕，但密封可靠，同時(shí)其泄放面積較同體積的安全閥泄放面積要大的多。

　　壓力表：氣瓶充卸氣管路上設(shè)置有壓力表，量程取1.5—3倍的工作壓力，精度1.5級(jí)。

　　溫度計(jì)：考慮到工作環(huán)境溫暖及充氣時(shí)氣體溫度升高、卸氣時(shí)氣體溫度降低等因素，溫度計(jì)測(cè)量范圍應(yīng)覆蓋最低和最高工作溫度，測(cè)量范圍應(yīng)取—40—80。

　　安全聯(lián)鎖裝置：裝卸氣過(guò)程中，即操作倉(cāng)門打開狀態(tài)，嚴(yán)禁拖車啟動(dòng)運(yùn)行，否則會(huì)造成裝卸軟管等連接部位拉斷、氣體泄漏等嚴(yán)重事故。

　　（2）鋼帶錯(cuò)繞式儲(chǔ)氫罐

　　鋼帶錯(cuò)繞式儲(chǔ)氫罐，安全性高，氣罐使用溫度—40~60℃，儲(chǔ)存壓力45—95MPa。采用抗氫脆、抗氫腐蝕的奧氏體不銹鋼，同時(shí)具有抑爆抗爆、缺陷分散、運(yùn)行狀態(tài)在線診斷等優(yōu)點(diǎn)。

　　三、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫

　　利用不飽和芳香烴、烯炔烴等作為儲(chǔ)氫載體，與氫氣發(fā)生可逆化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)放氫，質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度達(dá)到7%左右，在到達(dá)用戶端時(shí)，載氫液體通過(guò)催化反應(yīng)器釋放氫氣供氫燃料電池使用。

　　液體有機(jī)儲(chǔ)氫材料最大的特點(diǎn)就是常溫下為液態(tài)，能夠十分方便地運(yùn)輸和存儲(chǔ)。整個(gè)使用過(guò)程中完全通過(guò)熱交換降低能耗，且沒(méi)有溫室氣體排放，安全保障。

　　四、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫

　　低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是將氫氣壓縮后冷卻到-252℃以下，使之液化并存放在絕熱真空儲(chǔ)存器中。與高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫相比，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的質(zhì)量和體積儲(chǔ)氫密度都有大幅提高，通常低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度可以達(dá)到5.7%。

　　僅從質(zhì)量和體積儲(chǔ)氫密度分析，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是比較理想的儲(chǔ)氫技術(shù)，是未來(lái)重要的發(fā)展方向，它的運(yùn)輸能力是高壓氣態(tài)氫氣運(yùn)輸?shù)氖兑陨希膳浜洗笠?guī)模風(fēng)電、水電、光電電解水制氫儲(chǔ)運(yùn)。

　　安全運(yùn)輸

　　運(yùn)氫的方式主要分為：氣氫拖車運(yùn)輸、氣氫管道運(yùn)輸和液氫管道運(yùn)輸。從氫氣的充裝階段看，為了將常溫下將7kPa的氫氣多步壓縮至35MPa甚至更高專供氫氣長(zhǎng)管車充裝，整個(gè)氫氣充裝工藝十分復(fù)雜，包括壓縮機(jī)、罐裝系統(tǒng)等各環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的安全措施。

　　氫氣壓縮機(jī)的安全保障

　　氫氣壓縮機(jī)采用可編程控制器進(jìn)行集中控制，一旦壓力超出規(guī)定范圍，壓縮機(jī)連鎖自動(dòng)停車以保證安全。

　　充裝系統(tǒng)的安全保障

　　超壓保護(hù)：在氫氣充裝排上設(shè)置氫氣超壓泄壓安全閥。

　　回流保護(hù)：在氫氣充裝排上設(shè)置氫氣回流閥，氫氣回流利用。

　　放空保護(hù)：再充裝排上設(shè)置氫氣放空管道，在氫氣壓縮機(jī)開、停車時(shí)，進(jìn)行放空。

　　氫氣運(yùn)輸過(guò)程安全保障

　　氣氫長(zhǎng)管拖車裝載的壓縮氫氣工作壓力高，使用時(shí)需經(jīng)常來(lái)往于城市道路及建筑密集地帶，安全問(wèn)題非常重要，因此設(shè)有諸多安全設(shè)置，如爆破片裝置、壓力表、安全連鎖裝置、導(dǎo)靜電裝置。

　　因此，通過(guò)長(zhǎng)管拖車儲(chǔ)運(yùn)氫氣盡管存在危險(xiǎn)特征，但可通過(guò)合理方式降低風(fēng)險(xiǎn)，以保障氫氣充裝、運(yùn)輸過(guò)程中的安全性。

　　我國(guó)氫安全方面的標(biāo)準(zhǔn)主要包含：氫在制備、提純、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加注、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)中操作和使用安全方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)83項(xiàng)（截止2019年1月），待發(fā)布和制定包括化石能源制氫安全技術(shù)要求、天然氣轉(zhuǎn)化制氫安全技術(shù)要求、汽車液氫燃料箱技術(shù)要求等。同時(shí)，氫安全相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還在不斷完善中，這將對(duì)氫能發(fā)展起到積極的作用。

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