从“不伤人”升档至“无风险”！氢能应用安全升级
时间:2023-10-07 09:02来源:中国能源报 作者:仲蕊
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安全是氢能产业化发展的基础和内在要求。要推动氢能产业关键技术和安全技术需协同发展，提升氢安全技术手段，实现氢安全级别从“不伤人”升档至“无风险”。
▲图为氢能交通应用场景。
近年来，氢能在交通、储能、工业等领域的应用规模逐步扩大，加之我国加氢站建设数量位居全球第一，氢能安全问题备受重视。业内普遍认为，安全是氢能产业化发展的基础和内在要求，随着氢能应用场景不断增加，如何防范新的安全风险直接关系整个产业的发展。对此，要推动氢能产业关键技术和安全技术协同发展，提升氢安全技术手段，实现氢安全级别从“不伤人”升档至“无风险”。
总体风险损失可控
“梳理全球氢安全事件，总体上看，氢能事故造成的损失都不是特别大。”清华大学工程博士教学主任、车辆学院氢能与燃料电池学科责任教授杨福源表示，就整个工业而言，氢不是新气体，其安全问题也不是一个新问题。“人类用氢已超过80年历史，期间鲜见因氢气直接造成的大型灾难性事故。可以说，人类用氢的历史是安全用氢的历史，这是一个基调。”
在氢能交通领域，上海舜华新能源系统有限公司总工程师阮伟民指出，近两年来，国内尚未发生过燃料电池汽车氢安全事故，但其他领域的氢安全事故有所发生，如长管拖车氢气泄漏燃烧、氢气球爆炸等，但损失都有限。
氢气泄漏是氢能应用过程中最大的安全隐患，杨福源指出，氢泄漏安全防控可概括成“三防两严”，“三防”指防泄漏、防集聚、防点火，其中任何一种情景发生，就意味着风险存在。“两严”指严控氢气品质以及严格流程管理。“在应用过程中，只要能严格贯彻‘三防两严’方针，就不会发生大的安全事故。”
以氢燃料电池汽车为例，阮伟民认为，其安全风险并不比LPG、CNG和LNG汽车高。“氢能在交通领域潜在的安全风险主要集中在使用环节，由于车载储氢系统储氢压力高，氢分子小且容易泄漏，但如果储氢系统维护保养到位，燃料电池汽车进入受限空间可以保证安全。”
多元应用带来新风险
“双碳”目标下，氢能不再局限于化工领域，也由此带来诸多新变化。在杨福源看来，最重要的变化之一就是更多非专业群体接触氢气，更多用氢场景出现，广泛用氢的氢能社会出现新挑战。“不熟悉氢或对氢没有安全概念，并且试图滥用氢，都会引致安全风险。
具体哪些应用场景存在风险？杨福源指出，首先是二手高压储氢容器安全状态监测不到位的风险。“比如，氢气瓶使用循环次数是1万次，已充放8000次，后面2000次使用过程中储氢瓶的安全状态不能保障，另外储氢瓶是否存在撞击等情况对安全状态也有影响。“在这一点上，科技部近年成立了一些研究课题，重点研究解决储氢瓶的安全状态监测难题。”
“其次，是氢气品质监控不力带来的风险。”杨福源举例称，去年湖南郴州马田镇的爆炸事故，就是因为将制出的氢气存储于液化石油气瓶，氢气不纯且氢氧混合点火能量极低，导致爆炸。“只要存在与空气或氧气掺混的可能，氢气的安全风险就会立刻提升，所以品质监控必须加强。”
“最后，是氢气和其他高能量密度的可燃蒸汽或可燃气体混合时带来的风险。”杨福源说，氢气体积能量密度低且易燃，当与其他高能量密度气体混合时，就能成为导火索并引发风险。”
《中国能源报》记者了解到，随着氢能产业规模不断扩大，加氢站等对技术工人的需求也在增加，重视并加强人为风险防控尤为必要。阮伟民认为，应提高操作人员的责任和安全意识，经培训持证上岗，严格遵守安全操作规程，做好技防设施的定期检验和日常巡检，才能将安全风险降至最低。
提升技术防范能力
面对更加多元、复杂的安全风险，氢安全技术手段是全方位预防风险发生的首要利器。
杨福源指出，虽然从技术工人角度看，可通过标准化的流程操作培训，预防重大安全风险，但从用户角度看，不仅无法实施培训，用户还可能出于好奇触碰氢气系统，导致风险发生，这属于氢气滥用场景。“对此，需要通过传感器等氢安全技术，让氢气装备在滥用场景下实现安全运行，通过近场泄漏检测加主动防护，实现氢安全级别从‘不伤人’提升到‘无风险’。”
“需要注意的是，目前涉及氢安全的相关法规标准没有要求更具体的防范措施，防范安全问题对企业而言也属于成本增加。目前氢能发展处于初期阶段，如果成本偏高，很多企业就没有动力在安全上投入更多，只需满足法规基本要求即可。”杨福源坦言。
“总体来看，氢气既不安全又很安全。”杨福源强调，对氢气的安全防范要做到如影随行，比如泄漏检测要快，并及时明确氢气的去向和氢脆腐蚀等影响。还要提升氢安全技术，包括材料技术、结构工艺技术、中间的氢气泄漏检测技术、信息技术检测技术以及防范机制和消防理念等，各环节相互配合共同防范风险发生。
(责任编辑：子蕊)
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