华宇代理=华宇测速登陆人们已经习惯于汽油作为燃料，对氢气这种燃料缺乏了解，如果采取必要的措施，氢气的安全是可以保障的。中国工程院院士衣宝廉表示。

　　氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的十四分之一，在空气中扩散速度快，其向上扩散速度是氮气的2倍，天然气的6倍。因此，除非受到屋顶、通风差的屋子或其他充有上升气体的场所限制，氢气的特性会防止它聚集在泄漏处周围。

　　氢气甚至比汽油和天然气更安全。广东国鸿氢能科技有限公司董事长马东生说，目前学术界和行业界已经形成共识，只要按照规范去做氢能产业，安全程度是很高的。

　　在氢燃料汽车和汽油车爆炸对比试验中，由于氢气的密度非常低，从燃料罐溢出之后会迅速上升扩散，即便着火，也是发生在气源的上方，离车内乘员较远。而汽油车一旦爆炸，液态的汽油会直接在车内燃烧。

　　当然，这并不意味着氢不危险，但任何燃料在某些情况下都可能是危险的，这就是为什么所有的燃料都应该小心处理，包括氢。也就是说，氢带来的危险与其他燃料略有不同，通常比碳氢化合物燃料(如天然气和汽油)造成的危害更容易控制。

　　根据2003年由美国物理学家、落基山研究所主席兼首席科学家Amory B. Lovins撰写的名为《20个氢的神话》的白皮书，氢的浮力特别强，比空气轻14.4倍。

　　Lovins指出，氢气的扩散程度是天然气的四倍，是汽油烟雾的12倍，因此泄漏的氢气会迅速扩散，远离源头。

　　Lovins还引用了一段视频演示，将氢燃料汽车火灾与汽油汽车火灾进行了比较。演示所显示的是，氢气火灾导致了一个垂直的火焰。火焰使汽车内部温度最高升高了1 - 2华氏度，而最靠近火焰的外部温度并不比直接停在阳光下的汽车温度更高。此外，乘客车厢没有受到伤害。然而，在涉及汽油的测试中，汽油大火烧毁了汽车，任何被困在车内的人都会丧命。

　　更重要的是，他说如果氢被点燃，它会很快燃烧成不发光的火焰。这种火焰不能轻易地在远处烧伤人，因为它发出的热量只有碳氢化合物火焰的十分之一，燃烧时的温度比汽油低7%。事实上，氢气火灾的受害者通常不会被灼烧，除非他们确实直接接触到了火焰。此外，他们也不会被烟呛到。

　　担心在氢燃料汽车的碰撞中，汽车会爆炸？你可以大可放心，因为今天的氢燃料电池汽车，如丰田的Mirai)和现代的NEXO，已经通过了碰撞测试，并通过了这些测试的最高标准。

　　《福布斯》报道称，Mirai的燃料箱不仅通过了标准的强制碰撞测试，而且据报道，该公司的工程师还采取了更进一步的措施，通过向燃料箱发射子弹来检查其完整性，以测试汽车的安全性。根据丰田的说法，Mirai的燃料箱“比传统油箱更安全”，因为它有多重防护措施和“超厚”的碳纤维包裹。

　　同样，《氢燃料新闻》(Hydrogen Fuel News)报道称，NEXO FCEV SUV在经历了严格的碰撞测试后，获得了美国高速公路安全保险协会(IIHS)颁发的最高安全奖，证明了它的安全性。

　　氢是自然界广泛存在的元素，煤炭、石油、天然气、动物、植物乃至人体都含有氢元素。氢气具有无色、无味、无毒、可燃易爆的特点，密度为0.0899kg/Nm3 ，沸点为-252.8℃，常温下，氢气性质稳定。

　　一、氢气爆炸浓度下限与燃烧浓度下限差值远高于汽油和天然气。易燃易爆气体与空气混合后遇明火引燃，当其浓度即单位体积能量密度达到引爆需要的能量时，才会发生爆炸，所以燃烧与爆炸的浓度范围理论上是有差异的，但是不少易燃易爆气体的燃烧浓度范围限值与爆炸浓度范围限值差异不大，准确测定困难，如汽油和天然气的燃烧浓度范围下限与爆炸浓度下限差值较小，汽油为0.1v%，天然气为1.0v%。

　　为了强调其爆炸的危险性，一些文献资料只介绍爆炸浓度范围，甚至将燃烧浓度范围直接作为爆炸浓度范围。在分析氢气的安全性时，既要关注燃烧浓度范围，也要关注爆炸浓度范围。氢气的爆炸浓度范围是18.3v%~59.0v%，燃烧浓度范围是4.0v%~75.0v%，两者之间是有明显差异的，如果将氢气的燃烧浓度范围（4.0v%~75.0v%）当作爆炸浓度范围，就放大了氢气的易爆性。

　　二、氢气燃烧时单位体积发热量和单位体积爆炸能相对较低。氢气燃烧时单位体积发热量仅为汽油的0.053%，单位体积的爆炸能量为汽油的4.57%。

　　三、氢气的比重最低。当空气的比重为1时，汽油蒸气的比重在3.4~4.0，氢气仅为0.0695，汽油在空气中泄漏时会积聚在地面上，氢气泄漏至空气中很容易向上扩散，在受限空间内会集聚在上部，如果受限空间的上部有良好的通风措施，氢气就不容易集聚。熟悉和了解氢气的三个特性，对制定氢能安全利用对策十分重要。

　　氢与材料的相容性问题是高压氢气系统选择金属材料时必须十分重视的问题，与储氢瓶、管线、阀门、仪表、管件使用中的安全性密切相关。

　　氢气在达到一定温度和压力时，会解离成直径很小的氢原子向金属材料中渗透，进入材料的氢原子又会在材料内部转化为氢分子，还会和材料中的碳发生反应造成脱碳并生成甲烷，从而在材料内部产生很大的应力，使材料的塑性和屈服强度下降而造成材料发生裂纹与断裂。

　　前人对高温高压临氢环境下如何防止氢脆与金属材料的选择开展了大量研究工作。

　　图1显示了温度范围在150~820℃临氢作业用钢防止脱碳和微裂的操作极限，可以作为目前FCEV供氢系统金属材料选择的参考，但是FCEV供氢系统压力高，温度不高，部分环节是低温环境，使用的氢气纯度高，如何选择材料防止氢脆，提高氢气与材料的相容性应进行必要的研究，而且FCEV供氢系统要在升压降压反复循环条件下长期运行，材料选择时还必须十分关注材料的抗疲劳性能。

　　一是不泄漏，即防止氢气尤其是压缩氢气系统的氢气泄漏。要确保储氢瓶、阀门、安全阀、管件、接头及连接件、仪表、垫圈的可靠性，选用的金属材料与氢要有良好的相容性。

　　二是早发现，即氢气泄漏后能及早发现。要在容易发生氢气泄漏的部位设置高灵敏度的氢气浓度自动检测仪表及报警装置，一旦发生泄漏能及时报警处理。

　　三是不积累，即防止氢气泄漏后的积聚。受限空间如加氢站储氢瓶的储存间和氢气压缩机间要具备良好的通风性能，易发生氢气泄漏的部位要设置与氢气检测报警联动的防爆强制通风设备，氢气泄漏时要能够迅速启动强制通风设备，使氢气尽快向空中扩散。

　　最终，氢的危险性并不比其他易燃燃料(包括天然气和汽油)高或低。在某些情况下，氢与碳氢燃料的不同之处在于它比汽油和天然气更安全。

　　然而，就像所有可燃燃料一样，H2必须被负责任地处理，否则在特定条件下会发生危险。因此，选择合适的材料来设计安全的氢气系统是非常必要的。

　　多年来，人们对氢气系统进行了大量的测试——包括氢气罐泄漏测试、氢气罐跌落测试、车库泄漏模拟测试等等——这些测试的结果表明：事实上，这种清洁的替代燃料完全可以做到安全生产、安全储存和安全使用。

　　针对谈氢色变的观念问题，除了要提升公众的认识，同时需要用不断完善的科学标准去解决。全国氢能标准化技术委员会主任委员马林聪说。

　　文章来源：新能源网、全球能源、中国工程院院刊《中国工程科学》2020年第5期，氢能利用安全技术研究与标准体系建设思考[J].中国工程科学

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