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2021年新能源賽道最熱門的概念是什么？答案是氫能。氫能是雙碳目標下的重要能源之一。如今，全球氫能產業已進入快速發展軌道。
氫能的概念雖然如此火爆，但有一個話題無法避免——氫能的安全性。
在許多人的認知中，氫的風險系數很高，畢竟氫氣球爆炸、儲氫罐爆炸等事故讓很多人談氫色變。正因為如此，氫燃料電池汽車也被貼上了安裝在輪子上的“氫彈”標簽。
但真的是這樣嗎？許多業內專家認為，恐懼來自未知。
對氫氣危險性的科學認識
要確定一種能源的安全性，首先要了解它的特性。清華大學教授毛宗強認為，每種能源載體都有其獨特的安全問題，如物理、化學和技術。
氫氣是無色無味的，具有易燃、易爆、易擴散、易發生氫脆等特點，氫泄漏后與空氣混合，遇明火、靜電時會發生燃燒或爆炸。因此業界談氫變色。但氫氣并非不可預測，其安全風險是可控的。氫氣爆炸極限為體積密度達到4.0%~75%，即氫氣在空氣中的體積濃度在4.0%~75%之間時，遇火源時會爆炸，而氫氣濃度小于4.0%或大于75%時，即使遇到火源，也不會爆炸。
如果從爆炸極限、可擴散性和燃燒性來看，與汽油、丙烷和甲烷相比，氫的安全性遠遠高于這些燃料。氫氣擴散迅速，是天然氣的六倍，很難形成爆炸性物質。
在氫能的歷史發展過程中，不可避免地會發生大大小小的安全事件。有相關研究機構對氫能相關事故原因進行了統計分析。在眾多事故原因中，前三名是設備本身的質量問題。氫能系統的設計缺陷和人為原因分別占40%、10%和9%，總事故原因占59%，主要原因是與氫氣系統直接相關的設備問題。
氫能產業鏈各環節的安全特點和難點
氫能產業鏈分為三個環節：上游制氫、中游儲氫和下游應用。產業鏈長，分布廣泛。氫燃料電池汽車經過多年的技術積累和政策支持，已成為氫能產業的重要發展方向之一。雖然我國自研發運營以來沒有發生過嚴重的氫安全事故，但整個氫產業鏈仍存在需要時刻關注的危險點。
1、制氫：目前系統、設備等安全方面相對成熟
制氫有幾年的基礎。基于中國幾十年的工業氣體生產經驗，形成了相對成熟的商業技術（水電解、變壓吸附凈化等）和相對完整的標準體系，以氫源安全為核心，明確了系統技術條件、安全要求等關鍵內容。
制氫提取過程很多。設備設施復雜，需要從氣態到液態再到氣態進行轉化。一旦管道或容器的安全監控和預警技術不到位，就容易發生泄漏事故工廠環境溫度高，容易發生事故。
氫氣對制氫機的腐蝕。水電解制氫設備的氣液出口存在嚴重的腐蝕和磨損現象，隨著設備氣體產量的增加，磨損現象變得更加嚴重。在制氫過程中，氫分子很小。一旦隔膜出現問題，氫分子就會滲入氧室，這將導致氫純度下降和制氫設備的風險。
2、儲氫：確保儲氫安全是重中之重
眾所周知，為了保證煤炭、石油等氫能，方便消費者日常使用，如何保證儲氫安全是重中之重。
據了解，高壓氣態儲氫是目前全球氫能賽道上常用且技術發展成熟的儲氫方式。高壓氣態儲氫要想安全有效地使用，離不開一個小零件——瓶口組合閥。
儲氫容器也容易因操作失誤和材料問題而發生安全事故。高壓儲氫容器屬于壓力容器，事故往往是由于使用過程中沒有嚴格按照標準和操作規范造成的。比如氫氣罐與其他氣體混合，在一定條件下會發生化學反應爆炸。同時，一些儲氫材料長期在氫環境中工作，會導致性能惡化，嚴重威脅設備安全。因此，與氫氣相關的部件、管道、閥門、泵和儲氫容器必須防止氫氣泄漏，安裝氫氣傳感器并實時監控尤為重要。
3、輸氫：氫能實現安全應用的關鍵環節之一
目前，氫安全的研究領域主要集中在儲氫系統和輸氫系統上。儲氫和氫能運輸的安全性是氫能行業能否完全市場化，最終實現安全應用的兩個關鍵環節。
氫氣輸送系統主要包括氫氣長管拖車、氫氣管道、專用運輸船舶、液氫或氫漿槽罐車和低溫絕熱管道。由于氫氣沒有大規模應用，目前管道運輸發展緩慢，國家標準和規范沒有跟上。液氫運輸也缺乏一定的規范，所以目前大多采用長管拖車。長管拖車的運輸方式比較古老，直到現在液化天然氣都采用這種方式，非常安全。
4、加氫站:安全要求高，管理難度大
近年來，許多國家和地區已將氫能和燃料電池的發展提升到國家戰略水平。加氫站是支持氫燃料電池汽車發展的基礎設施，其建設數量和普及程度在很大程度上決定了氫燃料電池汽車的產業化進程。
加氫站的安全要求高于加油站，因為氫氣無色無味，使得加氫站的安全管理更加困難。一般加氫站的主要設備包括:大容量高壓氫氣管束車、無油隔膜式氫壓機、加氫站高壓儲氣瓶組、高壓氫氣加注機、高壓氫氣專用閥件等。其中，由于儲氫時間長、容量大、壓力高，高壓儲氣瓶容易泄漏氫氣。
此外，由于氫氣具有擴散系數大、爆炸極限寬、點火溫度低的特點，一旦發生泄漏，很容易引起爆炸和火災，對加氫站周圍的生命財產安全造成巨大損失。
目前，加氫站在中國正處于發展階段。加氫站的管理辦法和審批辦法尚未統一，加氫站和氫能行業相關國家規范仍不全面。近年來，氫能相關國家規范也在不斷更新和補充。隨著氫能行業的發展，加氫站的建設速度將遠遠超過目前，加氫站的建設和運特別是運行安全，是后續加氫站管理的重中之重。
5、燃料汽車：確保車載供氫系統的安全
汽車供氫系統是燃料電池汽車的重要組成部分，是氫能的主要應用領域之一。該系統主要由高壓儲氫瓶、加注口、安全閥、溢流閥、減壓閥、壓力和溫度傳感器組成。
一般來說，氫氣爆炸應滿足燃燒的三個要素，即達到氫氣爆炸的極限，并施加靜電、明火或混合空氣溫度達到一定值。汽車壓縮氫鋁內膽碳纖維完全纏繞氣瓶在使用過程中完全關閉，發生安全事故的可能性很小。
“保證車載供氫系統的安全主要從預防和監控開始。在技術設計方面，不僅具有過溫保護、低壓報警、過壓保護、過流保護等功能，還考慮了碰撞安全、氫氣泄漏控制等因素；在零件制造方面，儲氫瓶和系統管道必須選擇合適的材料和保護結構。”
氫能源在安全方面的優勢
凡事有利有弊，氫能的安全優勢也很重要:
氫氣具有很高的擴散系數和浮力，泄漏時濃度會迅速降低。
如果發生爆炸，氫氣的爆炸能量是常見氣體中最低的。就單位體積爆炸能而言，氫的爆炸能量僅為汽油氣的1/22。
氫能安全利用的三個原則：
不泄漏，早發現，不積累
一是不泄漏，即防止氫，特別是壓縮氫系統的氫泄漏。為保證儲氫瓶、閥門、安全閥、管件、接頭和連接器、儀表和墊圈的可靠性，所選金屬材料應與氫具有良好的相容性。
第二，早發現，即氫泄漏后可以早期發現。應在易發生氫泄漏的部位設置高靈敏度的氫濃度自動檢測儀表和報警裝置，一旦發生泄漏，可及時報警。
第三，不積累，即防止氫氣泄漏后的積累。加氫站儲氫瓶、氫壓縮機等有限空間應具有良好的通風性能，氫泄漏部位應設置與氫檢測報警聯動的防爆強制通風設備。當氫泄漏時，應能夠快速啟動強制通風設備，使氫盡快擴散到空氣中。
俗話說，安全不是小事。隨著氫能技術的發展，也鼓勵氫能產業鏈不同環節的企業和國內相關部門在加快發展的同時，更加重視安全問題，將潛在風險消除在萌芽狀態。
中國汽車工程學會秘書長張進華曾表示，人們習慣了汽油作為燃料，對氫氣缺乏了解。如果有必要的保護措施，就可以安全使用。因此，氫能的安全使用不僅要保證技術，還要提高公眾對氫能安全的認識。
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