從“不傷人”升檔至“無風(fēng)險(xiǎn)”！氫能應(yīng)用安全升級
時(shí)間:2023-10-07 09:02來源:中國能源報(bào) 作者:仲蕊
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安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)和內(nèi)在要求。要推動氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和安全技術(shù)需協(xié)同發(fā)展，提升氫安全技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)氫安全級別從“不傷人”升檔至“無風(fēng)險(xiǎn)”。
▲圖為氫能交通應(yīng)用場景。
近年來，氫能在交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模逐步擴(kuò)大，加之我國加氫站建設(shè)數(shù)量位居全球第一，氫能安全問題備受重視。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)和內(nèi)在要求，隨著氫能應(yīng)用場景不斷增加，如何防范新的安全風(fēng)險(xiǎn)直接關(guān)系整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。對此，要推動氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和安全技術(shù)協(xié)同發(fā)展，提升氫安全技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)氫安全級別從“不傷人”升檔至“無風(fēng)險(xiǎn)”。
總體風(fēng)險(xiǎn)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(xué)工程博士教學(xué)主任、車輛學(xué)院氫能與燃料電池學(xué)科責(zé)任教授楊福源表示，就整個(gè)工業(yè)而言，氫不是新氣體，其安全問題也不是一個(gè)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(zāi)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(gè)基調(diào)。”
在氫能交通領(lǐng)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(nèi)尚未發(fā)生過燃料電池汽車氫安全事故，但其他領(lǐng)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(yīng)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(yán)”，“三防”指防泄漏、防集聚、防點(diǎn)火，其中任何一種情景發(fā)生，就意味著風(fēng)險(xiǎn)存在。“兩嚴(yán)”指嚴(yán)控氫氣品質(zhì)以及嚴(yán)格流程管理。“在應(yīng)用過程中，只要能嚴(yán)格貫徹‘三防兩嚴(yán)’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(rèn)為，其安全風(fēng)險(xiǎn)并不比LPG、CNG和LNG汽車高。“氫能在交通領(lǐng)域潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)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(hù)保養(yǎng)到位，燃料電池汽車進(jìn)入受限空間可以保證安全。”
多元應(yīng)用帶來新風(fēng)險(xiǎn)
“雙碳”目標(biāo)下，氫能不再局限于化工領(lǐng)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?qū)錄]有安全概念，并且試圖濫用氫，都會引致安全風(fēng)險(xiǎn)。
具體哪些應(yīng)用場景存在風(fēng)險(xiǎn)？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(fēng)險(xiǎn)。“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(diǎn)上，科技部近年成立了一些研究課題，重點(diǎn)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(zhì)監(jiān)控不力帶來的風(fēng)險(xiǎn)。”楊福源舉例稱，去年湖南郴州馬田鎮(zhèn)的爆炸事故，就是因?yàn)閷⒅瞥龅臍錃獯鎯τ谝夯蜌馄浚瑲錃獠患兦覛溲趸旌宵c(diǎn)火能量極低，導(dǎo)致爆炸。“只要存在與空氣或氧氣摻混的可能，氫氣的安全風(fēng)險(xiǎn)就會立刻提升，所以品質(zhì)監(jiān)控必須加強(qiáng)。”
“最后，是氫氣和其他高能量密度的可燃蒸汽或可燃?xì)怏w混合時(shí)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。”楊福源說，氫氣體積能量密度低且易燃，當(dāng)與其他高能量密度氣體混合時(shí)，就能成為導(dǎo)火索并引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。”
《中國能源報(bào)》記者了解到，隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，加氫站等對技術(shù)工人的需求也在增加，重視并加強(qiáng)人為風(fēng)險(xiǎn)防控尤為必要。阮偉民認(rèn)為，應(yīng)提高操作人員的責(zé)任和安全意識，經(jīng)培訓(xùn)持證上崗，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，做好技防設(shè)施的定期檢驗(yàn)和日常巡檢，才能將安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
提升技術(shù)防范能力
面對更加多元、復(fù)雜的安全風(fēng)險(xiǎn)，氫安全技術(shù)手段是全方位預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的首要利器。
楊福源指出，雖然從技術(shù)工人角度看，可通過標(biāo)準(zhǔn)化的流程操作培訓(xùn)，預(yù)防重大安全風(fēng)險(xiǎn)，但從用戶角度看，不僅無法實(shí)施培訓(xùn)，用戶還可能出于好奇觸碰氫氣系統(tǒng)，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)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(shù)，讓氫氣裝備在濫用場景下實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行，通過近場泄漏檢測加主動防護(hù)，實(shí)現(xiàn)氫安全級別從‘不傷人’提升到‘無風(fēng)險(xiǎn)’。”
“需要注意的是，目前涉及氫安全的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)調(diào)，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(shí)明確氫氣的去向和氫脆腐蝕等影響。還要提升氫安全技術(shù)，包括材料技術(shù)、結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)、中間的氫氣泄漏檢測技術(shù)、信息技術(shù)檢測技術(shù)以及防范機(jī)制和消防理念等，各環(huán)節(jié)相互配合共同防范風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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氫能
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