理论教育 氢气的安全性及应用研究

氢气的安全性及应用研究

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:氢气是无色、无味、无毒的,在常温下基本无腐蚀性,只有在较高温状态下,将侵蚀碳钢一类的金属,与这些金属中的碳起作用,使金属材料变脆,称为“氢脆”现象。对于氢能的未来广泛使用的一个重要挑战就是氢能系统的安全问题,如燃烧、压力、氢脆、高温或低温、身体健康等方面的危害。表18-1给出了气态氢气和液态氢气的基本性质,表18-2给出了氢气与甲烷、丙烷以及汽油的基本特性比较。

氢气的安全性及应用研究

氢气是无色、无味、无毒的,在常温下基本无腐蚀性,只有在较高温(大于260℃)状态下,将侵蚀碳钢一类的金属,与这些金属中的碳起作用,使金属材料变脆,称为“氢脆”现象。氢气高压存储以及液态存储具有高压和低温的危险;氢气是高能量可燃性气体,与空气和氧气混合在很大范围易燃易爆,而且是低自燃温度、爆炸范围广、无气味(不像汽油)难以察觉、溶液扩散泄漏、容易在高空处富集。对于氢能的未来广泛使用的一个重要挑战就是氢能系统的安全问题,如燃烧、压力、氢脆、高温或低温、身体健康等方面的危害。氢作为一种能源载体,其广泛使用会使人们广泛接触大量的氢气,在社会能一致接受氢能源之前必须解决氢气的安全问题。这些问题伴随着氢气制造、操作、运输、存储和使用的每个环节,必须在技术上保证万无一失,也包括完善标准、经营规章、安全设施等要求[1]。氢气使用的成本中也需要包括安全对策以及使用寿命,需要综合考虑性能、成本、安全性和循环使用的特性。

氢气球、氢气飞船、氢气容器、氢气热处理炉的爆炸事故是我们常常熟知的,在锂金属提纯、氨气合成、半导体加工、氢燃料电池汽车领域也常常发生氢气的各种事故。图18-1给出了工业和半导体产业领域与氢相关的事故统计,只有13%是由于氢能源系统的问题,而87%是由计划、设计、过程、操作方面的过失引起的[2]。为了减少实际操作中的操作失误、设备的异常、误动作、老化等问题,还必须加强安全的学习和管理,这要求:

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图18-1 载氢系统事故分析

1)对氢气、高压氢气、液态氢气的特点和性质要很好地理解;

2)设备或设施的实际需要符合氢气系统要求;

3)需要对人体保护的对策和备有防护器材和工具;

4)根据氢气的存储量以及状态设置安全隔离距离以及防护墙等措施;

5)加强对氢操作使用的安全教育,制定安全操作手册;(www.daowen.com)

6)完善氢气引起的事故或灾害放生后的处理对策,防治灾害扩大的措施。

表18-1给出了气态氢气和液态氢气的基本性质,表18-2给出了氢气与甲烷丙烷以及汽油的基本特性比较。氢气的比重、发热量、泄漏、扩散,热传导方面与其他气体和燃料有很大差别。

表18-1 气态氢气和液化氢气的性质[3-6]

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表18-2 氢气与甲烷、丙烷以及汽油的基本特性比较[2,3,7]

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(续)

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