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谈“氢”色变大可不必 氢燃料电池产业链的安全探索从未停止

导读: 众所周知,氢是一种清洁能源,在环境污染不断加剧的今天,要让人类的生活变得更美好,氢被寄予厚望。可是人们对氢的恐惧和提防却让人难以理解。

众所周知,氢是一种清洁能源,在环境污染不断加剧的今天,要让人类的生活变得更美好,氢被寄予厚望。可是人们对氢的恐惧和提防却让人难以理解。

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加氢站是氢燃料电池能源供给体系中最为重要的一环,它直接决定着氢燃料电池商业化的命运。在国内很多地方,鉴于对安全的考虑,建一座加氢站的难度超乎想象,创业者如火的热情多被现实的冷雨浇灭。

“实际上设备都比较成熟了,供应一点问题都没有,如果土地找好了,半年左右就能建好”,加氢站建设企业北京派瑞华氢能源科技有限公司副总经理何文表示,“加氢站在建设过程中,很多方面不能同时开工,等所有手续都跑完周期就比较长了”。

据了解,加氢站的审批流程复杂,且有先后顺序,申请者只能按部门依次办理,消防、土地证、环评、人防、运营证照、管理层和操作人员的考证培训等等,牵涉许多部门,审批环节一个都不能少。

“这些工作在建站里面要涉及到70%左右的工作量,行政审批没有办法,肯定是需要时间的”,何文透露,“当时北京的加氢站跑了一年多”。

更让建站者烦恼的是,很多地方尚未明确具体的审批部门和审批流程,有时建站者不得不在各部门之间来回奔走。

全国燃料电池标准化技术委员会秘书长卢琛钰直言:“当前氢燃料电池汽车市场化的根本阻碍是安全问题。”鉴于氢气本身的特性,强调安全防范确有必要,但谈“氢”色变大可不必。

规范操作 不留隐患

2017年10月14日,国家标准化管理委员会和国家质量监督检验检疫总局联合发布了《加氢站安全技术规范(GB/34584-2017)》,并将于2018年5月1日正式实施。该标准规定了氢燃料电池车辆加氢站的氢气输送、站内制氢、氢气存储、压缩、加注及安全与消防等方面的安全技术要求,对加氢站的安全运营意义重大。

2017年12月7日,电池中国网零距离参观了国内首座商用加氢站,该加氢站的运营方佛山市瑞晖能源有限公司对安全高度重视,经营中的每一个细节都考虑到是否有安全隐患。比如,加氢站内严禁烟火,严禁手机开机带入;站内设有多个除静电装置;加氢必须由经过培训的工作人员操作,加氢车辆进入站内后,司机必须远离操作区,而且如果车辆储氢罐压力出现异常,工作人员将拒绝加氢。

瑞晖加氢站相关负责人对电池中国网表示,加氢站只要按规范操作,氢就很安全。其实,加氢站并不可怕,可怕的是不规范操作带来安全隐患。

储氢装备是加氢站的关键部件,在较高的压力下,氢有可能侵入到储氢材料内部,导致材料性能劣化,大容量高压氢气储存面临着安全等方面的挑战。浙江大学郑津洋教授认为,加氢站储氢装置应该能够承受高压,且装置要具备在线检测和自动报警功能,一旦氢气发生泄漏,可以第一时间知道。此外,储氢装备也要有良好的经济性,制造要简便。

据此,浙江大学联合浙江巨化装备制造有限公司和北京海德利森有限公司,成功开发出了全多层钢制高压储氢系统,解决储氢装备的安全性和经济性问题。据了解,该系统通过全多层的技术解决了“氢脆”的问题,基于失效模式的设计,设置了安全监测报警装置,使用预应力钢带缠绕技术,降低了储氢系统的成本。据悉,丰田中国常熟加氢站采用的即是98MPa全多层钢制高压储氢技术。

氢气最轻 风险可控

虽然氢气无色无味,难以用肉眼和嗅觉器官直接发现氢气泄漏,但它的安全风险是可控的。

氢气是最轻的气体,在空气中扩散较快。据中国运载火箭技术研究院十五所研究员、航天新长征电动汽车技术有限公司首席专家靳殷实介绍,氢气向上扩散速度几乎可达到20m/s,这一速度是氮气的2倍,天然气的6倍。因此,除非受到屋顶、通风差的屋子或其他充有上升气体的场所限制,氢气的特性会防止它聚集在泄漏处周围。

北京理工大学电动车辆国家工程实验室通过对氢气浓度、氢瓶压力进行实时监测,制定出安全控制策略,当整车“氢-电”结构的检测状态超出判定条件时,实现断电、断氢,提升整车安全性。

如果在储氢罐、驾驶室和动力舱安装氢气传感器,就可在线检测氢气浓度。储氢罐安装的应急排放阀,也可以降低储氢容器破损以后氢气的积累。退一步讲,即使发生碰撞导致氢气泄漏,气体积累到爆炸下限浓度需要数秒,氢气传感器警报可给乘客留出一定的逃生时间。

通过大量的试验和燃料电池整车的实际运行,中国工程院院士衣宝廉认为,氢燃料电池汽车的碰撞安全性能是完全有保证的,能够满足和符合国家碰撞安全标准。

安全运氢 求索不止

氢气需要在低温高压环境下存储和运输,然而这样不但成本高,还存在安全隐患,业内从未停止对氢气运输安全的探索。

2017年3月,西安交大研究团队利用室温氮杂环化合物释放氢气的新技术,实现了氢气在常温常压下安全有效存储和运输,这一技术的突破值得肯定。

2017年9月,为了提升危化品储运装备领域的核心技术水平,建立健全本领域的技术标准体系,危化品储运装备技术与信息化工作委员会在江苏常州成立。在成立大会上,业内专家深入探讨了氢燃料电池车用氢气的储存运输和配送使用问题,普遍认为未来氢气储运装置将实行信息化管理,氢气瓶、氢气储罐、氢气场馆等都会处于云数据的管理之下,氢气的安全运输将得到进一步保障。

关于氢燃料电池产业链的安全问题,北京海德利森科技有限公司产品总监韩武林坦言,与日本、美国和欧盟相比,国内缺少一个完善的、独立的第三方氢安全实验室。中国质量认证中心高级工程师王刚曾从事燃料电池行业15年,他对此深有体会,在与客户打交道的过程中,深刻意识到第三方检测认证机构角色的不可或缺。据了解,目前我国燃料电池的行业认证还没有开始。

笔者认为,只要按照标准法规生产、储运和使用氢气,氢的安全就是可控和有保障的。完善氢安全技术法规,本着安全的理念设计氢能设备,对氢能利用做风险评估,这样也可以降低和避免安全风险。如果氢燃料电池产业链企业对氢的安全管控做到细致入微,安全隐患就会消灭在萌芽状态,谈“氢”色变大可不必。

作者:周效敬

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