科普 | 氢能应用到底安全不安全？

随着全球能源转型的不断推进，氢能作为清洁能源重要载体有很多应用空间，国外已经将氢能热电连供作为居民日常供暖用能的重要依据。如果氢能和人们的生活产生如此密切的联系，那么它真的安全吗？

告别氢能安全性的误区

氢气是最轻的气体，具有特殊的物理和化学特性。它的密度只有甲烷的1/8，是丙烷的1/22，质量和密度都非常轻。在常温常压下，氢气的燃烧范围在空气中为4%~75%，在纯氧环境中为4.5%~94.0%。这个范围确实比绝大多数常见燃料更宽。然而，需要注意的是，燃烧范围并不等同于爆炸范围。

爆炸范围：常见的误解是将氢气的燃烧范围等同于爆炸范围。实际上，氢气在空气中的爆炸范围为18.3%~59%，远小于其燃烧范围。这意味着氢气更容易发生燃烧而非爆炸。爆炸下限：氢气爆炸的下限（18.3%）远高于天然气（6%）和汽油（1.1%）。这一特性实际上增加了氢气使用的安全性。点火能量

虽然氢气的最小点火能约为天然气的1/10，但这个数值是在特定条件（氧气浓度25%-30%）下测得的。在实际应用中，特别是在燃烧下限附近，氢气的点火能与天然气相差不大。

事实上，氢作为最轻的气体，其扩散性很强，要知道它比汽油的扩散性大7-8倍，也就是说如果是极少量发生泄露，那很快会扩散在空气中被稀释。

如何让氢气利用更安全

历史经验：

氢气在工业领域应用超过百年历史。长期实践证明，在严格遵守安全规范的前提下，氢气是一种相对安全的能源载体。氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，其产生的少量氮化氢经过合适的处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，进行反复循环使用。这些独特的物理属性使得氢气在适当安全措施的配合下，可以被安全地应用在能源领域。

安全管理方法：

材料选择很重要，选用适当材料，防止金属产生氢脆现象。定期检查和维护设备也相当重要，包括对管道、连接件及设备的常规检测，以便及时发现潜在问题并进行修复。

必须做好通风设计，因为氢气发生爆燃需要一定的浓度，所以确保足够的通风，防止氢气积聚，可以有效预防氢气爆炸发生的可能性。

做好泄漏检测相关工作，利用氢气易扩散的特性，在密闭空间上部安装相应的检测装置，可以有效地发现氢气泄露，及时防范安全风险。建议做好相应的熔断机制，当氢气发生泄露时可以及时关断开关，防止事故发生。

安全注意事项：

简而言之，安全利用氢能需要做好“三防两严”，“三防”指防泄漏、防集聚、防点火，其中任何一种情景发生，就意味着风险存在。“两严”指严控氢气品质以及严格流程管理。“在应用过程中，只要能严格贯彻‘三防两严’方针，就不会发生大的安全事故。”

氢气是一种相对安全的能源载体，完善的安全管理体系和操作规程为氢能的安全应用提供了坚实保障。

国家出台政策保证氢能安全

为了保障氢能安全，国家还出台相应的政策和标准体系。国家标准中涉及氢能相关标准包括：GB4962-2008氢气使用安全技术规程；在电力行业及相关标准中包括：DL/T607-2017汽轮发电机漏水、漏氢的检验；DL/T651-2017氢冷发电机氢气湿度技术要求；DL/T705-2021运行中氢冷发电机用密封油质量三项标准。

多地政府也出台氢能安全相关的政策，以此保障氢能利用的安全性能。今年4月，《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法（试行）》出台，文件提出：“绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式，经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。绿氢运输按照危险货物运输管理，从事绿氢道路运输应向交通运输主管部门取得道路危险货物运输相关许可。移动式压力容器、气瓶的充装单位应向特种设备安全监督管理部门取得充装许可。”

吉林也在去年年底出台了《吉林省氢能产业安全管理办法（试行）》，其中提到：“氢能企业按行业类别归口安全监督管理。化工企业的氢能生产，应取得危险化学品安全生产许可。绿氢生产不需取得危险化学品安全生产许可。加氢站参照天然气加气站管理模式，经营性加氢站应取得燃气经营许可。氢能运输按照危险货物运输管理，应取得危险货物运输相关许可。移动式压力容器、气瓶的充装单位应取得充装许可。”

综上所述，尽管氢气具有一定的危险性，但通过科学的认识和合理的安全管理，氢能应用的安全性是可以得到保障。氢气在某些方面甚至比一些传统燃料更安全。