氢气安全：让我们净化空气

氢气安全：让我们净化空气

如果负责任地处理，绿色氢气的危险性低于我们今天所依赖的其他易燃燃料。展望未来，行业和政府机构必须在现有稳健的安全协议基础上再接再厉，继续将安全作为投资和改进的关键优先事项，以确保氢能成为清洁和繁荣经济的一部分。

本博客是探讨对碳中和经济至关重要的能源技术的安全考虑因素的系列文章中的第一篇。

许多专家一致认为，使用可再生能源生产的“绿色”氢气可以在帮助我们到 2050 年实现温室气体中和经济方面发挥关键作用，这是避免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是难以电气化的领域，例如长途运输，但有些人担心它也可能产生新的安全风险——尽管氢气通常具有比传统燃料更安全的特性。

氢气——目前主要用于炼油厂和化肥生产——目前是通过一种肮脏的工艺生产的，该工艺依赖化石气体作为原料，并排放大量碳污染。然而，该过程可以进行清理，以使用可再生能源和水生产“绿色”版本。

绿色氢气目前仅少量生产，有可能取代卡车、轮船和飞机等排放量大的车辆以及钢铁和化学品生产等工业过程中的化石燃料。它可以帮助我们实现 100% 可再生能源电力部门，让我们能够长期储存电力。天然气行业甚至正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物中的水，尽管与将我们的建筑物过渡到电力运行相比，这将是一个昂贵的解决方案。（请参阅此博客。

安全问题？

一些怀疑论者指出，氢气的安全问题可能会破坏其更广泛使用。虽然氢气存在已知的安全隐患，我们应该继续优先考虑氢气安全措施，但如果负责任地处理氢气，氢气也具有比汽油和柴油等传统燃料更安全的特性。

氢是宇宙中丰富、简单的元素。在地球上，它主要作为水的重要成分存在（H2氢气（H2）由两个粘在一起的氢原子组成，每个氢原子仅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。这也是为什么氢气无毒、无臭、无味、轻盈的原因。

绿色氢气比传统燃料更安全

要评估氢气的安全性，必须将其与汽油、丙烷和柴油等其他传统燃料进行比较。虽然没有一种燃料是 100% 安全的，但绿色氢气已被证明在许多方面比传统燃料更安全。

与传统燃料不同，氢气无毒。另一方面，许多常规燃料有毒或含有有毒物质，包括强大的致癌物质。此外，对于使用氢燃料电池的车辆，氢气只产生水，而传统燃料的车辆燃烧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野生动物的健康，但化石燃料在泄漏、泄漏或燃烧时会对健康和生态造成重大威胁。

氢气比空气轻 14 倍，比汽油蒸气轻 57 倍。这意味着当释放时，氢气通常会迅速上升和分散，从而大大降低地面着火的风险。然而，丙烷和汽油蒸气比空气重，因此它们更有可能停留在地面上，从而增加火灾伤害人员和建筑物的风险。

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不像汽油火焰周围那么热。因此，氢气二次火灾的风险较低。

氢气的爆炸需氧量高于化石燃料。氢气在氧气浓度在 18% 到 59% 之间时可能具有爆炸性，而汽油在氧气浓度在 1% 到 3% 之间时可能具有爆炸性。这意味着在任何有氧气的给定环境中，汽油比氢气具有更大的爆炸风险。

氢气安全标准已经取得了长足的进步

尽管最近围绕氢气进行了大量炒作，但它并不是一项新技术。在过去的 40 年里，工业界一直在火箭燃料、炼油厂和化肥生产中使用氢气，这足以让科学家和工程师制定和采用强大的安全协议。如今，氢能行业规范小组、国际规范委员会和国家消防协会共同努力，为氢系统和燃料电池制定严格的标准。多年的研发和经验使得制定适当的工程控制和指南成为可能，以降低氢气高可燃性和低点火能（点燃某物所需的能量）的风险。

例如，由于氢气是无色无味的，因此传感器是加氢站、设备和设施的要求。当今的技术支持远程氢气传感，以确保对任何氢气泄漏进行可靠检测。燃料电池汽车中的储氢罐在部署之前还需要遵守严格的测试标准，例如暴露在极端温度和压力下。这些只是过去四十年来支持安全氢能行业的标准和规范的几个例子。

然而，重要的是，氢安全仍然是研发的关键优先事项。在联邦层面，能源部在其氢能和燃料电池技术办公室内资助氢安全研发项目，为氢能继续成为安全燃料的未来做出贡献，帮助我们未来的能源需求脱碳。

氢安全应继续成为优先事项

虽然绿色氢气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的经验很少。这就是为什么氢安全研究要在我们的经济中发挥更大的作用至关重要。

在燃料电池卡车和氢动力飞机的储罐中储存氢气——以经济高效的方式在不牺牲安全性的情况下——带来了工程挑战。鉴于任何类型的运输安全都极其重要，燃料电池卡车运输和航空业都需要实现与化石燃料卡车和飞机相似或更好的安全目标。新的加氢站和氢气管道的设计方式必须能够降低任何危险的泄漏和燃烧风险。氢安全中心 （CHS） 等组织是一家致力于促进氢安全的全球非营利组织，正在通过为负责设计或使用各种氢气系统和设施的人员提供资源以及事件响应培训来解决这些问题。CHS 内有 45 多个成员组织（壳牌、现代、阿贡国家实验室、国家电网等），行业将安全放在首位。

判决

如果负责任地处理，绿色氢气的危险性低于我们今天所依赖的其他易燃燃料。展望未来，行业和政府机构必须在现有稳健的安全协议基础上再接再厉，继续将安全作为投资和改进的关键优先事项，以确保氢能成为清洁和繁荣经济的一部分。