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2021年新能源赛道最热门的概念是什么？答案是氢能。氢能是双碳目标下的重要能源之一。如今，全球氢能产业已进入快速发展轨道。
氢能的概念虽然如此火爆，但有一个话题无法避免——氢能的安全性。
在许多人的认知中，氢的风险系数很高，毕竟氢气球爆炸、储氢罐爆炸等事故让很多人谈氢色变。正因为如此，氢燃料电池汽车也被贴上了安装在轮子上的“氢弹”标签。
但真的是这样吗？许多业内专家认为，恐惧来自未知。
对氢气危险性的科学认识
要确定一种能源的安全性，首先要了解它的特性。清华大学教授毛宗强认为，每种能源载体都有其独特的安全问题，如物理、化学和技术。
氢气是无色无味的，具有易燃、易爆、易扩散、易发生氢脆等特点，氢泄漏后与空气混合，遇明火、静电时会发生燃烧或爆炸。因此业界谈氢变色。但氢气并非不可预测，其安全风险是可控的。氢气爆炸极限为体积密度达到4.0%~75%，即氢气在空气中的体积浓度在4.0%~75%之间时，遇火源时会爆炸，而氢气浓度小于4.0%或大于75%时，即使遇到火源，也不会爆炸。
如果从爆炸极限、可扩散性和燃烧性来看，与汽油、丙烷和甲烷相比，氢的安全性远远高于这些燃料。氢气扩散迅速，是天然气的六倍，很难形成爆炸性物质。
在氢能的历史发展过程中，不可避免地会发生大大小小的安全事件。有相关研究机构对氢能相关事故原因进行了统计分析。在众多事故原因中，前三名是设备本身的质量问题。氢能系统的设计缺陷和人为原因分别占40%、10%和9%，总事故原因占59%，主要原因是与氢气系统直接相关的设备问题。
氢能产业链各环节的安全特点和难点
氢能产业链分为三个环节：上游制氢、中游储氢和下游应用。产业链长，分布广泛。氢燃料电池汽车经过多年的技术积累和政策支持，已成为氢能产业的重要发展方向之一。虽然我国自研发运营以来没有发生过严重的氢安全事故，但整个氢产业链仍存在需要时刻关注的危险点。
1、制氢：目前系统、设备等安全方面相对成熟
制氢有几年的基础。基于中国几十年的工业气体生产经验，形成了相对成熟的商业技术（水电解、变压吸附净化等）和相对完整的标准体系，以氢源安全为核心，明确了系统技术条件、安全要求等关键内容。
制氢提取过程很多。设备设施复杂，需要从气态到液态再到气态进行转化。一旦管道或容器的安全监控和预警技术不到位，就容易发生泄漏事故工厂环境温度高，容易发生事故。
氢气对制氢机的腐蚀。水电解制氢设备的气液出口存在严重的腐蚀和磨损现象，随着设备气体产量的增加，磨损现象变得更加严重。在制氢过程中，氢分子很小。一旦隔膜出现问题，氢分子就会渗入氧室，这将导致氢纯度下降和制氢设备的风险。
2、储氢：确保储氢安全是重中之重
众所周知，为了保证煤炭、石油等氢能，方便消费者日常使用，如何保证储氢安全是重中之重。
据了解，高压气态储氢是目前全球氢能赛道上常用且技术发展成熟的储氢方式。高压气态储氢要想安全有效地使用，离不开一个小零件——瓶口组合阀。
储氢容器也容易因操作失误和材料问题而发生安全事故。高压储氢容器属于压力容器，事故往往是由于使用过程中没有严格按照标准和操作规范造成的。比如氢气罐与其他气体混合，在一定条件下会发生化学反应爆炸。同时，一些储氢材料长期在氢环境中工作，会导致性能恶化，严重威胁设备安全。因此，与氢气相关的部件、管道、阀门、泵和储氢容器必须防止氢气泄漏，安装氢气传感器并实时监控尤为重要。
3、输氢：氢能实现安全应用的关键环节之一
目前，氢安全的研究领域主要集中在储氢系统和输氢系统上。储氢和氢能运输的安全性是氢能行业能否完全市场化，最终实现安全应用的两个关键环节。
氢气输送系统主要包括氢气长管拖车、氢气管道、专用运输船舶、液氢或氢浆槽罐车和低温绝热管道。由于氢气没有大规模应用，目前管道运输发展缓慢，国家标准和规范没有跟上。液氢运输也缺乏一定的规范，所以目前大多采用长管拖车。长管拖车的运输方式比较古老，直到现在液化天然气都采用这种方式，非常安全。
4、加氢站:安全要求高，管理难度大
近年来，许多国家和地区已将氢能和燃料电池的发展提升到国家战略水平。加氢站是支持氢燃料电池汽车发展的基础设施，其建设数量和普及程度在很大程度上决定了氢燃料电池汽车的产业化进程。
加氢站的安全要求高于加油站，因为氢气无色无味，使得加氢站的安全管理更加困难。一般加氢站的主要设备包括:大容量高压氢气管束车、无油隔膜式氢压机、加氢站高压储气瓶组、高压氢气加注机、高压氢气专用阀件等。其中，由于储氢时间长、容量大、压力高，高压储气瓶容易泄漏氢气。
此外，由于氢气具有扩散系数大、爆炸极限宽、点火温度低的特点，一旦发生泄漏，很容易引起爆炸和火灾，对加氢站周围的生命财产安全造成巨大损失。
目前，加氢站在中国正处于发展阶段。加氢站的管理办法和审批办法尚未统一，加氢站和氢能行业相关国家规范仍不全面。近年来，氢能相关国家规范也在不断更新和补充。随着氢能行业的发展，加氢站的建设速度将远远超过目前，加氢站的建设和运特别是运行安全，是后续加氢站管理的重中之重。
5、燃料汽车：确保车载供氢系统的安全
汽车供氢系统是燃料电池汽车的重要组成部分，是氢能的主要应用领域之一。该系统主要由高压储氢瓶、加注口、安全阀、溢流阀、减压阀、压力和温度传感器组成。
一般来说，氢气爆炸应满足燃烧的三个要素，即达到氢气爆炸的极限，并施加静电、明火或混合空气温度达到一定值。汽车压缩氢铝内胆碳纤维完全缠绕气瓶在使用过程中完全关闭，发生安全事故的可能性很小。
“保证车载供氢系统的安全主要从预防和监控开始。在技术设计方面，不仅具有过温保护、低压报警、过压保护、过流保护等功能，还考虑了碰撞安全、氢气泄漏控制等因素；在零件制造方面，储氢瓶和系统管道必须选择合适的材料和保护结构。”
氢能源在安全方面的优势
凡事有利有弊，氢能的安全优势也很重要:
氢气具有很高的扩散系数和浮力，泄漏时浓度会迅速降低。
如果发生爆炸，氢气的爆炸能量是常见气体中最低的。就单位体积爆炸能而言，氢的爆炸能量仅为汽油气的1/22。
氢能安全利用的三个原则：
不泄漏，早发现，不积累
一是不泄漏，即防止氢，特别是压缩氢系统的氢泄漏。为保证储氢瓶、阀门、安全阀、管件、接头和连接器、仪表和垫圈的可靠性，所选金属材料应与氢具有良好的相容性。
第二，早发现，即氢泄漏后可以早期发现。应在易发生氢泄漏的部位设置高灵敏度的氢浓度自动检测仪表和报警装置，一旦发生泄漏，可及时报警。
第三，不积累，即防止氢气泄漏后的积累。加氢站储氢瓶、氢压缩机等有限空间应具有良好的通风性能，氢泄漏部位应设置与氢检测报警联动的防爆强制通风设备。当氢泄漏时，应能够快速启动强制通风设备，使氢尽快扩散到空气中。
俗话说，安全不是小事。随着氢能技术的发展，也鼓励氢能产业链不同环节的企业和国内相关部门在加快发展的同时，更加重视安全问题，将潜在风险消除在萌芽状态。
中国汽车工程学会秘书长张进华曾表示，人们习惯了汽油作为燃料，对氢气缺乏了解。如果有必要的保护措施，就可以安全使用。因此，氢能的安全使用不仅要保证技术，还要提高公众对氢能安全的认识。
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