氢气安全：让我们澄清误会

在负责任地处理下，绿色氢气比我们今天依赖的其他易燃燃料更危险。展望未来，行业和政府机构在现有稳健的安全协议基础上继续将安全作为投资和改进的关键优先事项，确保氢能成为清洁且繁荣经济的一部分。

本博客是系列文章的头一篇，探讨对碳中和经济至关重要的能源技术的安全考量。

许多专家一致认为，利用可再生能源生产的“绿色”氢气，可以在帮助我们实现2050年实现温室气体中和经济方面发挥关键作用，这正是抵御气候危机严重影响所需的水平。绿色氢气的比较好的用途可能出现在难以电气化的领域，如长途运输，但有人担心它也可能带来新的安全风险——尽管氢气通常具有比传统燃料更安全的特性。

氢气——如今主要用于炼油厂和化肥生产——目前通过一种依赖化石气体作为原料的肮脏工艺生产，并排放大量碳污染。不过，该过程可以通过净化，利用可再生能源和水源生产“绿色”版本。

绿色氢气——目前产量极小——有潜力取代高排放车辆（如卡车、船舶和飞机）以及钢铁和化学品生产等工业流程中的化石燃料。它可以帮助我们实现100%可再生能源的电力行业，因为它允许我们长时间储存电力。天然气行业甚至在推动氢气作为化石气体的清洁替代品，用于供暖空间和建筑用水，尽管相比将建筑物转为电力运行，这将是昂贵的解决方案。（详见此博客。）

安全问题？

一些怀疑者认为氢气的安全问题可能成为其更广泛应用的致命障碍。虽然氢气存在已知的安全隐患，我们应继续优先考虑氢气安全措施，但它也具有一些特性，如果负责任地处理，应比汽油和柴油等传统燃料更安全。

氢是宇宙中丰富且简单的元素。在地球上，氢主要作为水（H）的必需成分存在。2O）。氢气（H2）由两个氢原子粘在一起组成，每个原子只包含一个质子和一个电子。这种简单的化学结构使氢气易燃且相对容易点燃。这也是氢气没有毒、没有味且轻的原因。

绿色氢气比传统燃料更安全

要评估氢气的安全性，将其与汽油、丙烷和柴油等其他常规燃料进行比较。虽然没有燃料是安全的，但绿色氢气在多个方面已被证明比传统燃料更安全。

氢气不像传统燃料那样有毒。另一方面，许多常规燃料有毒或含有有毒物质，包括强致癌物。此外，使用氢燃料电池的车辆只产生水，而车辆燃烧传统燃料则会产生有害的空气污染。氢气泄漏或泄漏不会污染环境或威胁人类或动物健康，但化石燃料一旦泄漏、泄漏或燃烧，可能带来重大健康和生态威胁。

氢气比空气轻14倍，比汽油蒸汽轻57倍。这意味着氢气释放后通常会迅速上升和扩散，大大降低地面点燃的风险。然而，丙烷和汽油蒸汽比空气重，更可能停留在地面，增加火灾对人员和建筑物造成伤害的风险。

氢气的辐射热低于传统汽油，这意味着氢气火焰周围的空气温度不如汽油火焰周围热。因此，氢气发生二次火灾的风险较低。

氢气对爆炸所需的氧气需求高于化石燃料。氢气在18%到59%的氧浓度下可能具有爆炸性，而汽油在1%到3%的氧气浓度下也可能爆炸。这意味着在任何有氧气的环境下，汽油比氢气爆炸的风险更大。

氢气安全标准已经取得了长足进步

尽管氢气最近备受关注，但它并非新技术。过去40年来，工业界一直在火箭燃料、炼油厂和化肥生产中使用氢气——这段时间足够科学家和工程师制定并采纳强有力的安全规范。如今，氢能行业规范小组、规范委员会和消防协会共同制定氢气系统和燃料电池的严格标准。多年的研发和经验使得制定适当的工程控制和指导方针成为可能，以降低氢气高易燃性和低点燃能量（点燃所需能量）的风险。

例如，由于氢气无色没有味，传感器是氢气加注站、设备和设施的必需品。如今的技术使远程氢气传感成为可能，确保对任何氢气泄漏的可靠检测。燃料电池车中的氢气储罐还需遵守严格的测试标准，如暴露于极端温度和高压环境后才能部署。这些只是支撑过去四十年来安全氢能产业的标准和规范中的一部分例子。

然而，更重要的是，氢气安全仍是研发的关键优先事项。在联邦层面，能源部在其氢气与燃料电池技术办公室资助氢气安全研发项目，助力氢气继续作为安全燃料，帮助我们未来能源需求脱碳。

氢气安全应继续成为优先事项

虽然绿色氢能为难减排的行业提供了解决方案，但我们在这些应用中使用它经验有限。这就是为什么氢气安全研究若想在经济中发挥更大作用至关重要。

在燃料电池卡车和氢动力飞机的罐中储存氢气——在不牺牲安全性的前提下，是一项工程挑战。燃料电池卡车和航空行业都需要实现与化石燃料卡车和飞机相当甚至更好的安全目标，因为任何类型的运输安全都极为重要。新的氢气加注站和氢气管道以降低危险泄漏和燃烧风险的方式设计。像致力于促进氢气安全的全求非营利组织氢气安全中心（CHS）这样的组织，正通过为负责设计和使用各种氢气系统和设施的人员提供资源，以及事故响应培训来应对这些问题。CHS旗下拥有45多个成员组织（壳牌、现代、阿贡实验室、国家电网等），业界开始将安全置于手位。

判决

在负责任地处理下，绿色氢气比我们今天依赖的其他易燃燃料更危险。展望未来，行业和政府机构在现有稳健的安全协议基础上继续将安全作为投资和改进的关键优先事项，确保氢能成为清洁且繁荣经济的一部分。