氫能本質上比現(xiàn)有的汽油、柴油、天然氣更安全,但受制于氫在燃爆方面擁有的特性,產業(yè)鏈內必須小心處理氫的安全事件。未來,通過技術進步、采取快速檢測、主動防護等機制將逐步消除氫安全擔憂,最終實現(xiàn)所有人都可以用上“安全氫”。
近幾年,國際上發(fā)生了一些氫能安全事故,引起了全球氫能產業(yè)的高度關注,但實際上有30%左右的氫安全事件是無損害的。根據(jù)統(tǒng)計,由管閥濾問題引發(fā)的氫安全事件占32%,儲氫設備占16%,加氫設備占13%;在應用環(huán)節(jié)上,氫安全事件主要集中在氫氣通路連接處,但也存在人為失誤、設計缺陷、養(yǎng)護不足等13個潛在的風險點,都需要全產業(yè)鏈的重視。
在燃料電池汽車的全生命周期內,氫氣的意外泄漏幾乎是難以避免的,同時燃料電池汽車又恰好提供了強電環(huán)境,兩者結合,會給人一種特別的擔憂。既然泄漏難以避免,關鍵問題就變成泄漏量多少、是否集聚和是否點火,所以當下氫安全風險評估、氫氣泄漏燃爆機制及主動防護對于產業(yè)鏈用氫安全來說尤為重要。
在風險識別領域,大量的分析結果顯示,氫氣泄漏引發(fā)的射流火焰,以及燃爆造成的超壓是最值得關注的意外事件。通過大量的風險場物理模型、泄漏播散的分布、泄漏燃燒等試驗,總結風險和危害指標的管理措施,氫氣的燃燒比其他燃料或電池的燃燒更易控,不發(fā)生爆燃和爆轟的氫氣比其他燃料更安全。當前仍需要通過技術進步,徹底地解決風險問題。
對于氫氣泄漏的解決方案,應采取三個類型的主動防護,才是氫能事故的有效解決方案。首先要保證事前本征安全,通過產品認證、測試評價等手段,使得材料防溫壓氫脆、結構防應力集中、工藝防制造缺陷;其次做到事中主動安全,通過泄漏快速檢測、風險預測預警和安全培訓等手段,做到三防兩嚴,即防泄漏、防集聚、防點火、嚴控氣源品質、嚴格規(guī)程管理;最后為事后被動安全,通過應急處置,保證危害不擴大、責任可追究。
氫安全是全產業(yè)鏈的安全,不泄漏是事中安全的理想狀態(tài),但車用場景下泄漏幾乎難以避免。同時,氫氣泄漏擴散快的特性,在安全防護上既有有利的一面,也有不利的一面。近場泄漏檢測加主動防護,是全面提升氫安全的重要且有效的技術手段,將可能把氫安全級別從不傷人提升到無風險。
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