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,實現(xiàn)氫安全級別從“不傷人”升檔至“無風(fēng)險”。
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)險直接關(guān)系整個產(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,實現(xiàn)氫安全級別從“不傷人”升檔至“無風(fēng)險”。
總體風(fēng)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(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(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”,“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(fēng)險存在。“兩嚴”指嚴控氫氣品質(zhì)以及嚴格流程管理。“在應(yīng)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(fēng)險并不比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(yīng)用帶來新風(fēng)險
“雙碳”目標下,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。
具體哪些應(yīng)用場景存在風(fēng)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(fēng)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(zhì)監(jiān)控不力帶來的風(fēng)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(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)險就會立刻提升,所以品質(zhì)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(fēng)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(dǎo)火索并引發(fā)風(fēng)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(shù)工人的需求也在增加,重視并加強人為風(fēng)險防控尤為必要。阮偉民認為,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,嚴格遵守安全操作規(guī)程,做好技防設(shè)施的定期檢驗和日常巡檢,才能將安全風(fēng)險降至最低。
提升技術(shù)防范能力
面對更加多元、復(fù)雜的安全風(fēng)險,氫安全技術(shù)手段是全方位預(yù)防風(fēng)險發(fā)生的首要利器。
楊福源指出,雖然從技術(shù)工人角度看,可通過標準化的流程操作培訓(xùn),預(yù)防重大安全風(fēng)險,但從用戶角度看,不僅無法實施培訓(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(fēng)險’。”
“需要注意的是,目前涉及氫安全的相關(guān)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(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)以及防范機制和消防理念等,各環(huán)節(jié)相互配合共同防范風(fēng)險發(fā)生。
來源:中國能源報 記者 仲蕊
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