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从谈“氢”色变到处“氢”自若还要走多久?

从谈“氢”色变到处“氢”自若还要走多久?

  • 分类:行业资讯
  • 发布时间:2022-10-19
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从谈“氢”色变到处“氢”自若还要走多久?

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9月底,韩国交通部门出具一份报告显示,2019至2021年,该国氢燃料电池及相关设施故障率大幅增加。2021年,氢燃料汽车缺陷报告86起,比2019年增长了约20多倍。
 
随着氢燃料汽车数量的增加,韩国扩大加氢站规模,但故障频发。公开数据显示,2019至2022年8月,韩国18个加氢站共发生374起故障。
 
众所周知,安全是氢能产业发展的红线。浙江能源监管办原专员谢国兴指出,氢在生产、制备、储存、运输、加注等过程中均具有潜在的泄漏和爆炸的危险,因此氢安全也将是决定氢能被广泛使用的前提和条件。
 
对此,嘉定氢能港相关负责人接受21世纪经济报道记者采访时表示,氢气有潜在的危险性,但这是纯科学性问题,凡涉及到科学,都能用技术手段解决。例如飞机也存在危险,但通过技术手段上多重保险,就可以上天飞翔,使用氢气也是一样的道理。
 

氢安全监管职责不清晰

 
氢是自然界已知最轻元素,其特性是无色无味、易泄漏扩散,与空气或其他氧化剂结合时易着火,并释放强能量。
 
公开资料显示,氢气在空气中的点火能为0.019mJ,比甲烷(0.2mJ)或汽油(0.24mJ)要小得多。在层流情况下,氢气泄漏率比天然气高26%,在湍流情况下,是天然气的2.8倍。
 
“只要存在微弱点火源,甚至是由人体静电释放引起的微弱火花都会点燃氢气。
 
而且,氢在常态下着火不易被肉眼所见,其燃烧速度比天然气快得多,在发现和消防上存在更大的困难。如果大规模地将氢应用于生产和生活,其潜在的安全风险绝不能低估。”谢国兴认为。
 
但氢气泄漏及爆炸事件时有发生。今年4月24日,齐鲁石化分公司胜利炼油厂连续重整车间压缩机区域氢气泄漏着火,连续重整装置、加氢裂化装置紧急停工。
 
2021年1月29日,AGC在韩国的显示器工厂因管道中氢气爆炸。2019年5月23日,位于韩国江原道江陵市的一个氢燃料储存罐发生爆炸事故。这些事故不禁引起了大众对氢能安全性的担忧。
 
当前,中国各省市纷纷出台支持氢能产业发展的政策。谢国兴表示,但氢能管理并未完全纳入国家能源管理机构的职责中,没有设置相关部门履行政府管理职责,氢能的法律法规等文件、特别是安全监管职责不够清晰。
 
我国高等院校等研究机构在氢安全领域开展了大量研究。谢国兴指出,现有的规程或标准仅限于技术层面与局部的管理范围,缺少足够的系统性,不足以满足整个氢能经济的发展。
 
“譬如输氢管道及相关设施保护、氢安全应急与救援,氢气输送与天然气输送的关系,民生用氢的安全规范,政府氢能安全管理与监管职责的划分等,在政府安全管理或监管方面尚未作出相应的氢能安全发展与利用的法规建设,不利于促进氢能经济的发展。”
 

用技术打造安全屏障

 
嘉定氢能港相关负责人告诉记者,除了加强顶层设计和完善相关法规建设,应对氢安全最有效的办法是发力技术,确保储氢设备严密性,攻关材料学基础研究,创新氢储运方式、完善氢泄露快速探测与防控机制等。
 
公开资料显示,氢对钢制管道和设备具有劣化性,易发生氢腐蚀和氢脆,即金属吸收内部氢或外部氢后,局部氢浓度达到饱和时,将引起塑性下降,诱发裂纹或延迟断裂。与输油和天然气相比,氢气对储运设备有更特殊的材料要求。
 
2015年,丰田上市Mirai氢燃料乘用车,其70MPa高压储氢瓶采用的是三层结构复合材料内胆,内层是密封氢气的塑料内衬,中层是确保耐压强度的碳纤维强化树脂层,表层是保护表面的玻璃纤维强化树脂层。
 
当前,我国大多使用碳纤维缠绕金属内胆的III型储氢瓶,但氢气易腐蚀金属。“IV型瓶是采用塑料或树脂内胆,这些材料更防腐蚀,还可以提高气密性。但发展有技术瓶颈,比如内胆材料的研发与生产、密封性能提升等还需要时间。”上燃动力技术人员告诉记者。
 
据了解,我国氢气运输以20MPa的长管拖车为主,20MPa相当于200倍大气压,若一个螺丝从中蹦出来会产生枪发射子弹一样的威力。而III型瓶储氢压强多为35MPa,IV型瓶储氢压强多为70MPa.
 
“在储氢设备生产的过程中会做大量的枪击实验、火烧实验及压力测试等,为了防止危险性的发生,我们会对设备进行水压爆破实验,压力几乎在100MPa以上,从技术端确保设备生产出来后不会产生氢气泄露等问题。”上燃动力技术人员表示。
 
常温常压的固态储氢设备亦有上市趋势。氢枫能源生产的镁基固态储氢车压力约为1MPa,“一辆承载着氢气的镁集固态储氢车在路上行驶,正如一辆装满金属的车辆在移动,因此,不用担心高压引起的安全问题。”氢枫能源工作人员告诉记者。
 
除此之外,清华大学教授、国际氢能协会副主席毛宗强认为,要避免安全事故发生,操作人员与管理人员必须进行安全伦理培训。为了保证氢的安全生产、储运和使用,针对不同的氢能环节,根据氢气的特性和设备与环境的特点制定出严格而详细的安全规章制度非常必要。
 

“实际上,规章制度、设备操作需要工作人员去执行,制度再好,若操作人员不认真也不能保证氢安全。因此,操作人员与管理人员进行安全知识和岗位责任心培训就必不可少。”

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