在國家政策和地方政府的大力扶持下,國內氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從原來小規(guī)模示范,進入到產(chǎn)業(yè)規(guī)模示范階段,下一步目標是向商業(yè)化運行。然而,值此行業(yè)發(fā)展關鍵時期,氫能依然被看作危化品,相關基礎設施建設落后,嚴重制約著燃料電池汽車的商業(yè)化運行步伐。
1月11-13日,中國電動汽車百人會論壇(2019)在北京釣魚臺國賓館召開,中船重工第七一八研究所制氫設備工程部總工程師薛賀來發(fā)表了“氫能的供應利用的安全性”的主題演講,圍繞氫氣特性、制氫方法、儲氫/運氫/用氫方式、安全法規(guī)等多方面深入展開。
薛賀來表示,氫能作為一個清潔、高效、安全、可持續(xù)的新型能源,具有極大的優(yōu)越性,被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?/p>
氫能的來源廣泛,具有高熱值、無污染、利用形式多種多樣、安全性好等多重優(yōu)勢。最重要的是,氫能具有可儲能的能力,在國民經(jīng)濟各個領域都能得到廣泛的應用。我們所提倡的氫能社會,其實是擯棄化石能源,對可再生能源的重新利用,而水電解制氫是對可再生能源最好的一種轉化,可以讓可再生能源進行“儲存”,然后運用在國民經(jīng)濟的各個領域當中。
當前廣大社會人士關注的焦點在于,氫能供應利用到底安不安全?薛賀來充分論證了從氫氣的制備到應用的全過程中,只要按照一定的規(guī)范進行操作,安全性非常高。
①氫氣的特性,氫氣點火能力很低,燃燒及爆炸極限很寬,能量密度很高,被冠以易燃易爆的危險品,所以業(yè)界談氫色變。但如果從爆炸極限、可擴散性及燃燒來看,與汽油、丙烷、甲烷進行比較,氫氣的安全性遠遠高于這幾種燃料。氫氣擴散很快,擴散速度是天然氣的六倍,極不易形成可爆炸的器物。
②氫氣制取方式,傳統(tǒng)的制取一般都是從化石燃料里面制取氫氣,以及從化工過程副產(chǎn)品中提取氫氣,還有一種方式是水電解制氫。新型的制氫方法是光催化制氫,但是這種方法還在研究過程當中,并沒有量產(chǎn)。
化石燃料制氫是目前應用最多的一種方法,以煤、天然氣等化石能源來制取氫氣,利用非常廣泛,具有悠久的歷史。化工過程副產(chǎn)氫氣,來源主要是氯堿工業(yè)的尾氣以及合成氨的尾氣,對尾氣進行提純,再利用。這兩種制氫方法,目前都用的很多,歷史悠久,非常成熟、安全。
水電解制氫和可再生能源是可以直接對接的一種制氫方法,經(jīng)歷了數(shù)百年的發(fā)展,在系統(tǒng)安全、設備安全等方面已經(jīng)形成了完善的安全的設計標準體系和安全的管理規(guī)范,并且有很多的國標對它進行支持。還有氫氣站設計規(guī)范,在廠房建設、防電防爆等各個方面進行了硬性規(guī)定,能夠保證系統(tǒng)的安全運行。
③儲氫方式,除了傳統(tǒng)的中低壓的儲罐儲氫,主要有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫等,金屬氫化物儲氫、有機液態(tài)儲氫是新型的儲氫方法。
低溫液態(tài)儲氫是將氫氣壓縮以后,冷卻到252度以下,形成液化,然后儲存在絕熱真空儲存器當中,儲氫密度達到5.7%,無論在質量密度和氣體密度方面都比較有優(yōu)勢。但這需要一定的工藝過程,才能達到低溫液態(tài)儲氫。目前運用最多還是高壓氣態(tài)儲氫,以氣罐為容器,通過高壓壓縮來儲存氣態(tài)氫氣,有車用高壓氣態(tài)儲氫、固定式高壓氣態(tài)儲氫等方式。
車載式高壓氣態(tài)儲氫除了氫瓶,還設有溫度報警、起火防護、過壓防護等防護措施,所以供氫系統(tǒng)比較安全;固定式高壓氣態(tài)儲氫主要是遠程儲運,設置了一定的安全保護裝置。
有機液態(tài)儲氫是利用不飽和的芳香烴、烯炔烴等作為儲氫的載體,與氫氣發(fā)生可逆的化學反應,來實現(xiàn)儲氫。質量密度可達到7%左右,最大特點是常溫下液態(tài),對氫氣更方便、安全的進行儲運和運輸,但目前還沒有量產(chǎn)。
④氫的運輸,主要有長管拖車、液氫運輸、管道運輸?shù)取R驗闅錃鉀]有大規(guī)模的應用,目前管道運輸發(fā)展緩慢,國標、規(guī)范也沒有跟上。液氫運輸也缺少一定的規(guī)范,所以目前大多數(shù)都用的是長管拖車這種運輸方式。
長管拖車運輸方式比較古老,直到現(xiàn)在液化天然氣都采用這種方式,非常安全。目前中國關于從氫的制備到應用全過程的標準一共有83項。
⑤車載供氫系統(tǒng)的安全性,這個系統(tǒng)當中設置了過溫保溫、低壓報警、過壓保護、過流保護等等,同時還考慮到碰撞的安全、氫氣泄漏安全等,所以這個系統(tǒng)也是非常安全的。
通過對高壓儲氫氣瓶子彈穿透試驗和火燒試驗,即便車在運行過程中出現(xiàn)了任何問題,氣瓶仍然非常安全;通過對整車的檢驗、氫氣的泄漏檢驗、系統(tǒng)的震動經(jīng)驗及碰撞檢驗,即便燃料電池汽車發(fā)生氫氣泄漏,自始至終火焰是向上的,不會殃及整個車輛。而傳統(tǒng)的燃油車由于汽油下淌,在地上蔓延,會引燃整個車輛,所以相對來說燃料電池汽車還是非常安全的。
社會上很多人談氫色變,其實天然氣、汽油、液化石油氣等每年所出的問題也不少。既然出現(xiàn)了這么多問題,也沒有摒棄這些能源的使用,氫氣也是一樣的。
⑥加氫站設計,中國已經(jīng)對加氫站建設有了相關標準與一定的規(guī)范。從周圍報警系統(tǒng),從各個方面對加氫站的設計建設進行了規(guī)范,能夠保證加氫站安全。整體而言,只要按照一定的規(guī)范進行操作,氫氣是安全的,不要談氫色變。
⑦氫能剛剛起步,對氫能安全的建議有:一是加強氫能制、儲、運、用各環(huán)節(jié)的安全性的技術研究;二是加快完善關于氫能應用的技術標準體系和安全技術法規(guī)體系,加強行業(yè)監(jiān)管,使氫能應用健康有序發(fā)展;三是加強氫安全的科普宣傳,消除大眾對氫的恐懼心理。