確保安全是氫能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的重要前提之一，制儲運(yùn)加用任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，引發(fā)的事故都可能影響氫能發(fā)展勢頭，進(jìn)而阻礙涉氫產(chǎn)業(yè)在民用領(lǐng)域的大眾接受度和發(fā)展進(jìn)程。
日前，江蘇連云港東?？h一石英制品公司內(nèi)一輛氫氣運(yùn)輸車發(fā)生泄漏，因氫氣流動(dòng)產(chǎn)生靜電，靜電產(chǎn)生火花，引燃泄漏氫氣。此次事故雖未造成人員傷亡，也未造成環(huán)境危害，但依然引發(fā)行業(yè)關(guān)注。
我國氫能產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展迅猛，但因人們對氫能缺乏足夠了解，對其安全性尚有疑慮。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，確保安全是氫能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的重要前提之一，制儲運(yùn)加用任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，引發(fā)的事故都可能影響氫能發(fā)展勢頭，進(jìn)而阻礙涉氫產(chǎn)業(yè)在民用領(lǐng)域的大眾接受度和發(fā)展進(jìn)程。
產(chǎn)業(yè)鏈安全風(fēng)險(xiǎn)不容忽視
清華大學(xué)車輛學(xué)院氫能與燃料電池學(xué)科教授楊福源在中國汽研舉辦的“氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)大會——氫安全專題會議”上指出：“根據(jù)對全球氫安全事件的統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)氫安全事故多發(fā)生于管閥、氫氣純化裝置、儲氫設(shè)備，以及燃料電池汽車和加氫設(shè)備以及通風(fēng)裝置。也就是說，實(shí)際上氫安全事故可能發(fā)生于氫能產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)位置。其中，管閥、儲氫容器、防護(hù)裝置是安全風(fēng)險(xiǎn)較高的環(huán)節(jié)。”
“從導(dǎo)致事故發(fā)生的原因看，有1/3的氫安全事故是無損害的。”楊福源指出，應(yīng)用環(huán)節(jié)上，氫安全事件發(fā)生的原因主要在于設(shè)備失效，涉及材料工藝、設(shè)備成熟度等，但也存在人為失誤、設(shè)計(jì)缺陷、養(yǎng)護(hù)不足等潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
儲氫容器也容易因操作失誤、材料問題而發(fā)生安全事故。“高壓儲氫容器屬于壓力容器，事故往往源于使用過程中沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范執(zhí)行，如氫氣罐混入其他氣體，在一定條件下會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)爆炸。同時(shí)，某些儲氫材料長期在氫環(huán)境下工作，會出現(xiàn)性能劣化，嚴(yán)重威脅設(shè)備安全。”航天科技集團(tuán)一院十五所研究員、全國燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員靳殷實(shí)說。
“面對新形勢、新問題、新挑戰(zhàn)，氫能產(chǎn)業(yè)需要進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌謀劃，共同推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)全鏈條安全管理體系建設(shè)，不斷拓展市場應(yīng)用新空間，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)安全有序發(fā)展。”應(yīng)急管理部國家安全科學(xué)與工程研究院特聘專家、北京市應(yīng)急局原二級巡視員魏麗萍指出。
全球氫泄漏事故頻發(fā)
全球范圍內(nèi)，氫能安全事故時(shí)有發(fā)生。
2019年，在不到20天時(shí)間內(nèi)，韓國、美國、挪威先后發(fā)生三起加氫站等氫燃料配套設(shè)施的爆炸事件。爆炸發(fā)生后，豐田和現(xiàn)代汽車均暫停在挪威的氫燃料電池車型銷售，直至事故原因確定后才恢復(fù)運(yùn)營。
國內(nèi)也面臨同樣風(fēng)險(xiǎn)。2020年7月，在東莞某制氫廠，充裝軟管發(fā)生接頭脫落，引發(fā)爆炸式爆燃事故。2021年，湖南郴州市馬田鎮(zhèn)發(fā)生儲氫瓶爆炸事故，事故原因?yàn)橐夯蜌怃撈扛脑煊糜谥迫錃獾娜萜魑醇皶r(shí)泄放純度不足的氫氣，導(dǎo)致制氫罐爆裂解體。
值得關(guān)注的是，近年來全球所有氫安全事件中氫泄漏事故上漲趨勢明顯。根據(jù)韓國天然氣安全社發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021年-2022年8月，韓國共發(fā)生878起氫氣泄漏事故。此外，美國、挪威發(fā)生的氫燃料配套設(shè)施爆炸事件也都與氫氣泄漏有關(guān)。
靳殷實(shí)表示，氫氣泄漏是氫能應(yīng)用過程中最大的安全隱患。“氫氣無色無味，具有易燃、易爆、易擴(kuò)散、易發(fā)生氫脆等特點(diǎn)。氫氣泄漏后與空氣混合，遇到明火、靜電會發(fā)生燃燒或爆炸。不過，氫安全事故一般都是因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引發(fā)的。”
“在燃料電池汽車全生命周期內(nèi)，氫氣的意外泄漏幾乎難以避免，同時(shí)燃料電池汽車又恰好提供了強(qiáng)電環(huán)境，兩者結(jié)合，進(jìn)一步增加意外點(diǎn)火的可能性。”楊福源表示，既然泄漏難以避免，關(guān)鍵問題就在于泄漏量多少、是否集聚和點(diǎn)火，因此當(dāng)下氫安全風(fēng)險(xiǎn)評估、氫氣泄漏燃爆機(jī)制及主動(dòng)防護(hù)對產(chǎn)業(yè)鏈用氫安全尤為重要。
立足技術(shù)解決問題
針對氫氣泄漏的解決方案，楊福源認(rèn)為，應(yīng)采取三個(gè)類型的主動(dòng)防護(hù)。首先，通過產(chǎn)品認(rèn)證、測試評價(jià)等手段，使材料防溫壓氫脆、結(jié)構(gòu)防應(yīng)力集中、工藝防制造缺陷;其次，做到事中主動(dòng)安全，通過泄漏快速檢測、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測預(yù)警和安全培訓(xùn)等手段，防泄漏，防集聚，防點(diǎn)火，嚴(yán)控氣源品質(zhì)，嚴(yán)格規(guī)程管理;最后，通過應(yīng)急處置，保證危害不擴(kuò)大，責(zé)任可追究。
靳殷實(shí)指出，氫泄漏問題應(yīng)采取疏和堵的措施，即有效密封和科學(xué)通風(fēng)排放相結(jié)合，才能更大程度避免因泄漏而引發(fā)的安全事故。“因此，與氫氣相關(guān)的部件，尤其管路、閥門、泵、儲氫容器必須防止氫氣泄漏，安裝氫氣傳感器并實(shí)時(shí)監(jiān)測也尤為重要。”
“氫安全是全產(chǎn)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(shí)，氫氣泄漏具有擴(kuò)散快的特性，更需要全面提升氫安全技術(shù)手段，通過近場泄漏檢測加主動(dòng)防護(hù)，實(shí)現(xiàn)氫安全級別從不傷人提升到無風(fēng)險(xiǎn)。”楊福源指出，氫安全技術(shù)有很大的創(chuàng)新空間，應(yīng)依靠技術(shù)進(jìn)步，而不是僅靠政策來管理其安全問題。
“氫氣雖有一定危險(xiǎn)性，但燃料電池汽車以及氫儲運(yùn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)均有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范，只要提高防范意識，在操作過程中嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，氫安全風(fēng)險(xiǎn)將可防可控。”靳殷實(shí)進(jìn)一步指出。
來源：中國能源報(bào) 記者 仲蕊
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