氫能利用中的安全問題和關(guān)鍵技術(shù)

氫能o污染、零碳、無次生污染，是優(yōu)良的清潔能源，被譽為21世紀具有發(fā)展前景的二次能源。氫能在解決能源危機、全球變暖及環(huán)境污染等問題方面將發(fā)揮重要作用。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，將氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提升至國家戰(zhàn)略層面。未來中國氫能供應(yīng)體系將在制氫、儲運、加氫各環(huán)節(jié)上重點突破，通過尋找更綠色經(jīng)濟的氫氣來源，采用更高效的氫氣制取方式、更安全的氫氣運輸渠道等，實現(xiàn)經(jīng)濟、高效、綠色、便捷的氫能供應(yīng)目標。預(yù)計到2050年，氫能可在中國能源體系中占比約10%，氫氣需求量約6000×104t，年經(jīng)濟產(chǎn)值超過10萬億元；將建設(shè)加氫站1000座以上，10000萬kW燃料電池發(fā)電廠，3000km以上怎氣長輸管道，交通運輸、工業(yè)等領(lǐng)域氫能善及應(yīng)用，制選1000萬輛燃料電池運輸車輛，燃料電池車產(chǎn)量520萬輛/年，固定式發(fā)電裝置2萬套/年，燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)能550萬套年，加氫站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成，具有完善的氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施及基于氫能的分布式功能系統(tǒng)。

氫氣易燃易焊、爆炸極限寬（49%-75.6%）、點火能量低、擴散系數(shù)大且易對材料力學(xué)性能產(chǎn)生劣化影響。在制備、儲存、運輸、加注和使用過程中均具有據(jù)在的泄漏，火災(zāi)和爆炸風(fēng)險、正因此類危險特性，氫能利用中的安全問題目前已成為制約其大規(guī)模使用的主要因素之一，而相關(guān)安全技術(shù)仍需要進一步的深人研究，方能為氫能產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展提供可靠保障。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)設(shè)施具有關(guān)鍵零部件多、系統(tǒng)復(fù)雜，用材特殊、加工條件嚴苛等特點，氫能利用安全主要研究氫制取、儲運、應(yīng)用和氫能基礎(chǔ)設(shè)施的安全問題，涉及氫泄漏擴散、氫火災(zāi)爆炸、氫與材料相容性、氫風(fēng)險評估、氫安全儀器設(shè)備和規(guī)范標準等，相比之下，我國氫能發(fā)展起步晚，我國在風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源制氫，固態(tài)儲氫，高壓儲氫、輸氫和加氫，先進燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)方面進行了全面布局，取得了系列研究成果，但是相關(guān)核心技術(shù)和自主化設(shè)備研發(fā)技術(shù)還較為薄弱。

在制氫技術(shù)上，還需重點發(fā)展可再生能源制氫技術(shù)，主要是電解水制氫技術(shù)，同時兼顧碳氫燃料電池重整制氫技術(shù)，積極探索光/熱化學(xué)水解制氫技術(shù)；在儲運氫技術(shù)上、重點研究高壓儲（運）氫和固態(tài)儲（運）氫技術(shù)，兼顧液態(tài)有機儲（運）氫技術(shù)；在燃料電池技術(shù)上，重點發(fā)展PEMFC和SOFC技術(shù)，兼顧先進燃料電池技術(shù)創(chuàng)新；在氫安全保障技術(shù)上，亟需開展中大尺度的氫泄漏、火災(zāi)、爆炸試驗研究，盡早實現(xiàn)氫能利用中從事故風(fēng)險演化與災(zāi)變機理、安全評估與完整性、安全檢測與監(jiān)測預(yù)警，事故應(yīng)急與保障機制等方面的技術(shù)難點攻關(guān)，突破氫能產(chǎn)業(yè)鏈成套關(guān)鍵技術(shù)和裝備，形成技術(shù)標準體系。

氫安全保障技術(shù)包括制氫裝備故障模式與安全風(fēng)險識、制氫設(shè)施安全隱患早期監(jiān)測預(yù)警技術(shù)、涉氫設(shè)備/材料和部件的安全可靠性測試評估方法及缺陷評估標準、氫能儲運設(shè)施安全與完整性關(guān)鍵技術(shù)、摻氫管道超高清螺旋勵磁檢測技術(shù)。氫與儲氫材料之間的相容性試驗體系，氫能基礎(chǔ)設(shè)施人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)融合應(yīng)用、氫能全生命周期安全智能管控平臺技術(shù)、氫能輸運基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)網(wǎng)絡(luò)重大危險源辨識方法、氫能輸運突發(fā)事件監(jiān)測預(yù)警與智慧應(yīng)急決策，臨氫承壓儲氫瓶/閥門/儀表等安全檢測檢驗方法和標準體系等。在以上技術(shù)的大力發(fā)展下，全面開展可再生能面大規(guī)模制氫、儲氫和輸配示范，建立健全事故應(yīng)急響應(yīng)機制和氫能利用安全質(zhì)量體系，力爭有效保障氫能源產(chǎn)業(yè)的安全健康發(fā)展。

來源：技術(shù)與創(chuàng)新管理  作者：王秋紅
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