2021年8月4日9時25分，遼寧沈陽市消防救援支隊指揮中心接到報警，位于經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)大明湖街17號一企業(yè)內(nèi)的氫氣罐車軟管破裂爆燃，指揮中心立即調(diào)派滅火救援力量趕赴現(xiàn)場處置，目前火勢得到有效控制，明火已撲滅，正在對罐體進行持續(xù)降溫，現(xiàn)場無人員傷亡。
中國車用氫能產(chǎn)業(yè)正處于快速起步階段。充分認識氫氣的危險性、安全利用氫能是我國車用氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的基礎。
氫氣是易燃易爆氣體，利用過程的安全措施一旦失當，容易發(fā)生著火爆炸事故，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，但目前對氫氣的危險性解讀存在一些誤區(qū)。2019 年，美國、韓國、挪威分別在氫運輸、儲存、加注過程發(fā)生了氫安全事故，導致當?shù)匦紩和＜託湔具\營，引發(fā)了業(yè)界對 FCEV 產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的擔憂和對氫能利用安全技術研究的重視與關注。氫能安全利用貫穿氫氣的生產(chǎn)、儲運、加注、FCEV 利用等環(huán)節(jié)，是 FCEV 產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的首要保障。
科學認識氫氣危險性，合理制定用氫安全對策
氫氣的理化性質(zhì)
氫是自然界廣泛存在的元素，煤炭、石油、天然氣、動物、植物乃至人體都含有氫元素。氫氣具有無色、無味、無毒、可燃易爆的特點，密度為 0.0899 kg/Nm3，沸點為 –252.8℃，常溫下，氫氣性質(zhì)穩(wěn)定。下表列出了汽油、天然氣、氫氣的物理化學性質(zhì)。與汽油和天然氣相比，氫氣具有三個特性。
汽油、天然氣、氫氣的物理化學性質(zhì) ▼
一是氫氣爆炸濃度下限與燃燒濃度下限差值遠高于汽油和天然氣。為了強調(diào)其爆炸的危險性，一些文獻資料只介紹爆炸濃度范圍，甚至將燃燒濃度范圍直接作為爆炸濃度范圍。在分析氫氣的安全性時，既要關注燃燒濃度范圍，也要關注爆炸濃度范圍。兩者之間是有明顯差異的，如果將氫氣的燃燒濃度范圍當作爆炸濃度范圍，就放大了氫氣的易爆性。
二是氫氣燃燒時單位體積發(fā)熱量和單位體積爆炸能相對較低。氫氣燃燒時單位體積發(fā)熱量僅為汽油的 0.053%，單位體積的爆炸能量為汽油的 4.57%。
三是氫氣的比重最低。當空氣的比重為 1 時，汽油蒸氣的比重在 3.4~4.0，氫氣僅為 0.0695，汽油在空氣中泄漏時會積聚在地面上，氫氣泄漏至空氣中很容易向上擴散，在受限空間內(nèi)會集聚在上部，如果受限空間的上部有良好的通風措施，氫氣就不容易集聚。
氫與材料的相容性問題
氫與材料的相容性問題是高壓氫氣系統(tǒng)選擇金屬材料時必須十分重視的問題，與儲氫瓶、管線、閥門、儀表、管件使用中的安全性密切相關。
氫脆 ▼
氫氣在達到一定溫度和壓力時，會解離成直徑很小的氫原子向金屬材料中滲透，進入材料的氫原子又會在材料內(nèi)部轉化為氫分子，還會和材料中的碳發(fā)生反應造成脫碳并生成甲烷，從而在材料內(nèi)部產(chǎn)生很大的應力，使材料的塑性和屈服強度下降而造成材料發(fā)生裂紋與斷裂。如何選擇材料防止氫脆，提高氫氣與材料的相容性應進行必要的研究，而且 FCEV 供氫系統(tǒng)要在升壓降壓反復循環(huán)條件下長期運行，材料選擇時還必須十分關注材料的抗疲勞性能。
氫能利用的安全對策
氫氣和天然氣均為易燃易爆氣體，對比物理化學性質(zhì)，氫氣的危險性不高于天然氣。天然氣已經(jīng)進入千家萬戶成為日常使用的清潔燃氣，像管理天然氣一樣管理氫氣，落實安全措施，氫能是可以安全利用的。鑒于氫氣的物理化學性質(zhì)和天然氣安全使用的經(jīng)驗，氫氣的安全利用應遵守三個基本原則：
一是不泄漏，即防止氫氣尤其是壓縮氫氣系統(tǒng)的氫氣泄漏。要確保儲氫瓶、閥門、安全閥、管件、接頭及連接件、儀表、墊圈的可靠性，選用的金屬材料與氫要有良好的相容性。
二是早發(fā)現(xiàn)，即氫氣泄漏后能及早發(fā)現(xiàn)。要在容易發(fā)生氫氣泄漏的部位設置高靈敏度的氫氣濃度自動檢測儀表及報警裝置，一旦發(fā)生泄漏能及時報警處理。
三是不積累，即防止氫氣泄漏后的積聚。受限空間如加氫站儲氫瓶的儲存間和氫氣壓縮機間要具備良好的通風性能，易發(fā)生氫氣泄漏的部位要設置與氫氣檢測報警聯(lián)動的防爆強制通風設備，氫氣泄漏時要能夠迅速啟動強制通風設備，使氫氣盡快向空中擴散。
