专栏名称: PCEC 可持续发展服务

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专业视角 | 氢能应用到底安全不安全？

PCEC 可持续发展服务 · 公众号 · · 2024-08-20 08:30

正文

随着全球能源转型的不断推进，氢能作为清洁能源重要载体有很多应用空间，国外已经将氢能热电连供作为居民日常供暖用能的重要依据。如果氢能和人们的生活产生如此密切的联系，那么它真的安全吗？

告别氢能安全性的误区

氢气是最轻的气体，具有特殊的物理和化学特性。它的密度只有甲烷的1/8，是丙烷的1/22，质量和密度都非常轻。

在常温常压下，氢气的燃烧范围在空气中为4%~75%，在纯氧环境中为4.5%~94.0%。这个范围确实比绝大多数常见燃料更宽。然而，需要注意的是，燃烧范围并不等同于爆炸范围。

爆炸范围：

常见的误解是将氢气的燃烧范围等同于爆炸范围。实际上，氢气在空气中的爆炸范围为18.3%~59%，远小于其燃烧范围。这意味着氢气更容易发生燃烧而非爆炸。

爆炸下限：

氢气爆炸的下限（18.3%）远高于天然气（6%）和汽油（1.1%）。这一特性实际上增加了氢气使用的安全性。

点火能量

虽然氢气的最小点火能约为天然气的1/10，但这个数值是在特定条件（氧气浓度25%~30%）下测得的。在实际应用中，特别是在燃烧下限附近，氢气的点火能与天然气相差不大。

事实上，氢作为最轻的气体，其扩散性很强，要知道它比汽油的扩散性大7~8倍，也就是说如果是极少量发生泄漏，那很快会扩散在空气中被稀释。

如何让氢气利用更安全

历史经验

氢气在工业领域应用超过百年历史。长期实践证明，在严格遵守安全规范的前提下，氢气是一种相对安全的能源载体。氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，其产生的少量氮化氢经过合适的处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，进行反复循环使用。这些独特的物理属性使得氢气在适当安全措施的配合下，可以被安全地应用在能源领域。

安全管理方法

材料选择很重要，选用适当材料，防止金属产生氢脆现象。定期检查和维护设备也相当重要，包括对管道、连接件及设备的常规检测，以便及时发现潜在问题并进行修复。

必须做好通风设计，因为氢气发生爆燃需要一定的浓度，所以确保足够的通风，防止氢气积聚，可以有效预防氢气爆炸发生的可能性。

做好泄漏检测相关工作，利用氢气易扩散的特性，在密闭空间上部安装相应的检测装置，可以有效地发现氢气泄漏，及时防范安全风险。建议做好相应的熔断机制，当氢气发生泄漏时可以及时关断开关，防止事故发生。

安全注意事项

简而言之，安全利用氢能需要做好“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。”

氢气是一种相对安全的能源载体，完善的安全管理体系和操作规程为氢能的安全应用提供了坚实保障。

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