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​频遇“氢”袭,氢能安全性到底如何?

作者:中国储能网新闻中心 来源:新能源汽车行业资讯 发布时间:2019-07-19 浏览:
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中国储能网讯:氢能作为一种绿色、高效、安全、可持续的二次能源,被视作21世纪最具发展潜力的清洁能源。各地政府纷纷出台相关政策,掀起一轮又一轮产业发展热潮。

最近在全球范围内,短短时间就接连发生了3起氢气相关的爆炸事故,为氢能的安全利用敲起了警钟。

那么,氢能到底安全吗?

事故与警示

6月12日凌晨,氢能源公司Nel Hydrogen发表声明称,其位于挪威首都奥斯陆郊外的一处合营加氢站于当地时间6月10日发生爆炸。该公司合作伙伴、加氢站运营商UnoX宣布暂停当地加氢服务。与此同时,丰田汽车和现代汽车均宣布暂时停止在挪威的氢燃料电池车型销售,直到事故原因确定后再恢复运营。所幸的是,爆炸并没有直接造成人员伤亡,但附近车辆内有两人因气囊被爆炸震开受轻伤。

无独有偶,在此之前,加氢站等氢燃料配套设施的爆炸事件已经出现多起。今年5月23日,韩国江原道江陵市的一个氢燃料储存罐发生爆炸,造成2人死亡,另有6人出现轻重程度不同的受伤。6月1日,在美国加州圣塔克拉拉的一家化工厂的储氢罐泄露爆炸,导致当地氢燃料电池汽车的氢供应中断。

韩国官方信息显示,发生爆炸的储氢罐属于一家扶持创新型中小企业的非营利机构,该机构承接了一些氢能储运方面的研究课题。而美国和挪威的爆炸事件则涉及到的美国空气化工产品公司、美国普莱克斯公司,都是全球较大的氢气供应商,可谓实力雄厚,历史悠久。

针对前两起事故,加州的爆炸事件事故涉及氢气运输过程,既氢气输送拖车泄漏的是高压气态氢气泄漏泄放过程中引发自燃,然后连锁爆炸。美国因为液氢比较便宜,且建站地区多比较空旷,因此没有对蒸发气体的回收环节,大量的冷氢气直接泄放。如果恰好旁边有一辆高压氢气管束车,又恰好在这个时刻泄漏或泄放引发自燃的话,爆炸就在所难免了。

而韩国事故的原因初步鉴定为,在履行水电解氢气试验的过程中,因操作失误而导致爆炸。水电解制氢的特点是同时释放大量氧气,而氧气的密度比空气重,需要采用强制通风措施,避免富氧聚集引发环境中各种可燃物质的爆炸。这往往是很容易被忽略的安全隐患。有分析认为,加氢站等配套设施事故频发对一些坚持用氢燃料汽车技术替代纯电动汽车技术的车企是重大打击。同时,爆炸发生后导致氢供应中断,也凸显出燃料电池汽车使用面临的挑战。

安全隐忧

传统的印象中,氢气危险系数较高,毕竟氢气球爆炸、储氢罐爆炸等事故让许多人谈氢色变。正因如此,氢燃料电池汽车也被贴上了易燃易爆炸的标签,但事实如此吗?

由于氢气具有扩散系数大,爆炸极限宽,点火温度低等特点,因此一旦发生泄漏,极易引起爆炸与火灾,会对加氢站周围的生命和财产安全造成极大的损失。

但是凡事有利就有弊,氢能源在安全性上的优点:氢气具有很高的扩散系数和浮力,泄露时浓度会迅速降低。如果发生爆炸,氢气的爆炸能量是常见燃气中最低的,就单位体积爆炸能而言,氢气爆炸能仅为汽油气的1/22。

具体到氢燃料汽车上,有业内人士认为,随着储氢罐技术持续进步,氢燃料电池汽车的安全性已经高于大众想象。以Mirai为例,70Mpa储氢罐安全度很高,碳纤维罐壁可承受内部70Mpa高压,外部想挤破它至少要140Mpa。车辆在公路正常行驶,即使重型卡车撞击也无法产生这种超高挤压力。另外由于氢气逃逸速度高,发生泄露后会逃逸至空气中。相比之下,由于液化天然气LNG和高压天然气CNG较重,泄露后沉积在现场,前者更易爆燃。

此外,加氢站作为氢燃料电池车的燃料补给站,其数量必然会快速增长,并会朝着人口较为密集的地区进行布置。因此,加氢站的安全性必然会成为公众关注的焦点,同时也制约着氢燃料电池汽车行业的发展。加氢站作为氢气的生产、存储、输送、加注的全流程中心,要十分注重其安全问题。由于氢气自身的特性,加氢站在设计、建设、运营中,要注意的问题数不胜数,如:加氢设备、输送管道等的防泄漏措施处理;加氢站内配置的电气元件应为防爆器件,同时采取可靠的防静电措施,防止因静电导致着火爆炸等事故的发生;加氢站内应设置排风排气装置,及时排除泄漏的氢气;加氢站中的加注模块应具备安全联锁功能和过压保护功能;由于高电位氢流会使氢气在空气中燃烧,还要防止高速氢流与储氢瓶之间摩擦导致的高电位氢流等等。

国内怎么做?

从世界范围看,日本、德国等发达国家都在开展氢能和燃料电池系统的基础研究和推广应用。我国也很早将氢燃料电池汽车列为新能源汽车三大发展方向(包括混合动力、纯电动、燃料电池)之一,今年的政府工作报告提出“推动充电、加氢等设施建设”,进一步提振了行业发展信心。

清华四川能源互联网研究院常务副院长高文胜表示,工业制氢已有很长的时间了,氢气的用途也非常广泛。工业生产、储藏和利用氢气有了一套完整、行之有效的规章制度。

比如《氢气使用安全技术规程》在2008年12月发布,该标准规定了气态氢在使用、置换、储存、压缩与充(灌)装、排放过程以及消防与紧急情况处理、安全防护方面的安全技术要求。不过,“相比于氢燃料汽车的商业化推广,获取、储存和运输氢燃料的技术难度更高”,有氢燃料汽车的研发人员直言,“我们尚需要一定的时间,来验证相关技术的安全性和稳定性能,以及成本的可控性。”

正是出于安全的考虑,我国对于加氢站的选址和建设标准等方面,都提出了很高的要求,这也导致在国内申请加氢站很难获批通过。数据显示,截至2017年底,国内共有12座正在运营的加氢站。而且这些加氢站主要是为研发型及示范性汽车提供加注服务,无法有效普及。

尽管在发展氢燃料过程中面临着诸多问题,但在业内人士看来,“氢能应用是重要发展方向,未来或将改变现有能源格局”。中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高曾提出,“到2025年,燃料电池技术将会成熟,累计推广汽车将会达到5万至10万辆”。

中国工程院原副院长、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇表示,很多人担心氢的危险性和使用安全问题,这可以理解。“如果把氢作为能源大量地应用,应该重新制定使用规则,包括制氢、运氢、储氢、加氢等各环节的标准,按规则用氢就不危险。”

国际国内应用实践证明,只要按照标准法规规范生产、存储及使用氢能,氢能安全可以得到保障。同时,能够商业化运营的加氢站也应满足“连续加氢运行、经济过关(盈利、不能亏)、安全可靠、自控运行、减少运行管理人员”等基本要求。值得注意的是,目前国内资本市场对燃料电池的关注热度不减。在经历了短期低迷期后,近日燃料电池板块再次活跃。

当然,多次发生的爆炸事件也警醒着我们:由于氢燃料本身的复杂性及危险性,企业以及地方政府必须将安全放在首位;同时,在推动氢燃料电池汽车产业发展的过程中,必须遵循产业的发展规律,切忌急功近利。

关键字:氢能

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