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氢能科普 | 保障氢能安全,“氢”启绿色未来

发布时间:2023-02-22字体大小:

       氢能是一种来源丰富、绿色低碳、可广泛应用的二次能源。随着各国经济脱碳,当前国际社会普遍认为氢能是未来能源革命的关键技术。我国是世界上最大的制氢国,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,在“双碳”背景下,氢能也是我国能源转型的重要战略选择,引领着新兴产业和未来产业重点发展方向,旨在实现净零碳。在未来十年内,氢气的应用范围将不断增长,氢动力运输、混合氢供热、工业热能和原料,以及氢发电预计将对大众市场产生重大影响,未来世界围绕氢能源的竞争将进一步加剧,氢能产业前景可期。根据全球氢能权威组织国际氢能委员会的预测,到2050年,氢能将占全球能源需求的18%,市场规模将达到2.5万亿美元。

       在新兴氢经济中,作为能源转型发展的重要载体之一,氢气被称为“能源解决方案的多功能工具”,但氢气的生产、储存和运输均具有特殊的安全风险,常伴有可燃可爆、高压、低温、氢脆等危险性,因此氢能的发展,需要高度重视氢气安全。处置这些风险需要工艺流程各阶段的专业知识,也需要逐步积累必要的氢气安全经验。

氢气7大安全挑战

       一、爆炸。与现行的炸药不同,纯氢不能爆炸。风险来自于空气,氢气和氧气混合遇明火即可引起爆炸,并且氢气在空气中的体积浓度介于4%和77%之间,是爆炸下限和上限(LEL和UEL)。但如果让氢气逸出,即使衣服上的静电火花也足以引发爆炸。

       二、看不见的火焰。氢气燃烧时发出的火焰非常苍白,在白天是看不见的。因为它发出的高热红外辐射很少,所以它不能被感知为高热。然而,氢火焰确实会发出大量的紫外线辐射,因此需要使用特殊的紫外线探测器来预警氢火焰的存在。

       三、泄漏。由于氢气的分子量小和粘度低,氢气比密度更大的气体更容易从管道和其他结构中泄漏。事实上,当氢气在足够高的压力下从管道中泄漏时,它甚至会自燃。除了管道要满足标准外,还必须定期检查和探测接头处和管道沿线的泄漏点。固定式泄漏探测器增加了这一层安全性。

       四、渗透。氢很容易渗透材料,在某些情况下会使材料变脆。因此,储罐通常使用不锈钢和复合材料。

       五、一氧化碳警报。一氧化碳(CO)传感器对氢气具有交叉敏感性。如果在可能的氢气暴露处附近使用CO传感器,应针对氢调整CO传感器,以便将交叉灵敏度和误报降至最低。

       六、气穴。与氨和甲烷一样,氢气的密度低于空气,泄漏时会在室内天花板下方形成气穴,地面上的工人察觉不到这一情况。当氢和甲烷混合时,氢可以在甲烷上方形成气穴,因此,氢气探测器通常位于顶部,而甲烷探测器则位于该高度以下。

       七、无色无味。氢气没有气味也没有颜色,所以人察觉不出。同样是无色无味的甲烷(天然气的主要成分),通过添加臭味剂来使其在泄漏时更容易察觉,目前正在进行研究,以确定氢气是否也能用这种方法解决问题。因此,气体探测器和泄漏探测器至关重要。

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