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中船重工薛贺来 :氢能的供应利用的安全性

2019-01-16 14:59
来源: 盖世汽车网

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  1月11-13日,中国电动汽车百人会论坛(2019)在北京钓鱼台国宾馆召开,中船重工第七一八研究所制氢设备工程部总工程师薛贺来发表了主题演讲,演讲内容如下:

  大家上午好!今天由于我们所里面李所长临时有点事情,我替他做这个主题发言。今天这个主题发言是“氢能的供应利用的安全性”。

  我的发言分四部分,氢能作为一个清洁、高效、安全、可持续的新型能源,具有极大的优越性,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。因为它的来源广泛,具有高热值,无污染,利用形式多种多样,安全性比较好,最主要的它是具有可储能的能力,它在国民经济各个领域都能得到广泛的应用。我们所谓的氢能社会,实际也就是摈弃化石能源,对可再生能源的重新利用,而水电解制氢对可再生能源最好的一种转化,它可以使可再生能源进行储存,然后运用在国民经济的各个领域当中。

  这是氢气的基本特性,从这个表上可以看出来,氢气点火能力很低,燃烧及爆炸极限很宽,能量密度很高,被冠以易燃易爆的危险品,也就是由于它易燃易爆,所以大家是谈氢色变。但是从另外一个角度上来看,从氢的爆炸极限以及它的可扩散性,以及它的燃烧来看,跟汽油、丙烷、甲烷进行比较的话,它的安全性是远远大于这几种燃料的。氢气燃烧的火焰是蓝色的,白天是不可见的。但是它扩散很快,是天然气的六倍,氢气极不易形成可爆炸的器物。

  氢气的制取有几种方式,传统的制取,一般都是从化石燃料里面制取氢气,还有从化工过程副产品中提取氢气,还有一个水电解制氢,还有一个新型的制氢方法就是光催化制氢,但是这种方法还在研究过程当中,并没有量产。

  水电解制氢和可再生能源可以直接对接的一种制氢方法,它是经历了数百年的发展,在系统安全、设备安全等方面已经形成了完善的安全的设计标准体系和安全的管理规范,并且有很多的国标对它进行支持。还有氢气站设计规范,在厂房建设、防电防爆等各个方面进行了硬性规定,能够保证系统的安全运行。

  化石燃料制氢是目前应用最多的一种方法,以煤、天然气等化石能源来制取氢气的一种方法,利用非常广泛,具有悠久的历史。但是它所用的原料都是化石能源。化工过程副产氢气,来源主要是氯碱工业的尾气以及合成氨的尾气,对尾气进行提纯,再利用。这两种制氢方法,在目前都用的很多,并且历史非常悠久,也是非常成熟、安全。

  目前的储氢方式,除了传统的中低压的储罐储氢,主要有这么几种。一是高压气态储氢,一个是低温液态储氢,还有金属氢化物储氢,还有有机液态储氢,金属氢化物储氢跟有机液态储氢是新型的储氢方法。从这个表上可以看出来,低温液态储氢无论在质量密度和气体密度方面,是比较有优势的,但是它需要一定的工艺过程,才能达到低温液态储氢。目前运用的最多还是高压气态储氢,高压气态储氢是以气罐为容器,通过高压压缩来储存气态氢气。这里面应用不同的方式,有车用高压气态储氢,有固定式高压气态储氢。

  车载式高压气态储氢,为我们燃料电池提供氢源的一个储氢方式。它除了氢瓶,在这个过程中还设有温度报警、起火防护、过压防护等防护措施,所以供氢的系统是比较安全的。固定式高压气态储氢主要是远程储运,设置了一定的安全保护装置。现在大家用的多数是这种东西。

  有机液态储氢是利用不饱和的芳香烃、烯炔烃等作为储氢的载体,与氢气发生可逆的化学反应,来实现储氢的。它的质量密度可达到7%左右,它最大的一个特点,就是常温下是液态,对氢气更方便、安全的进行储运和运输。但是这个目前还没有形成一个产量化,低温液态储氢,就是将氢气压缩以后,冷却到252度以下,形成液化,然后储存在绝热真空储存器当中。它储氢密度也能达到5.7%,这个一会儿高总可能专门做这方面的介绍。

  氢的运输,刚才说了,一个长管拖车,还有液氢运输,还有管道运输,现在管道运输,因为氢气没有大规模的应用,现在管道运输发展的不是很快,在国标、规范上面也没有跟上。液氢运输,刚才何总说了,也缺少一定的规范,所以现在大多数都用的是长管拖车这种运输方式。长管拖车这个运输方式也是一种比较古老的,现在液化天然气都采用这种方式,通过这个是非常安全的。这是关于氢安全的标准,这是部分标准,目前我们国家这方面的标准一共有83项,从氢气的制备到应用,包括全过程,有83项。

  下面说一下燃料电池,燃料电池有车载供氢系统,跟整车的安全,车载供氢系统,底下这个图就是车载供氢系统的一个图纸。这个系统当中设置了过温保温、低压报警、过压保护、过流保护等等,同时还考虑到碰撞的安全、氢气泄漏安全等,所以它这个系统也是非常安全的。这两张图片大家都见过,高压储氢气瓶子弹穿透试验和火烧试验,通过这两个试验,即便车在运行过程中出现了任何问题,我们这个气瓶还是非常安全的。下面是整车的检验,今天来的都是这方面的专家,不再多说了。氢气的泄漏检验、系统的震动经验,还有碰撞检验,通过这些试验来看看它气密性。

  这是燃料电池车,跟传统的汽油车着火的一个对比。从这上面可以看出来,燃料电池汽车一旦氢气泄漏了,自始至终火焰是向上的,不会殃及整个车辆。而传统的燃油车由于汽油下淌,在地上蔓延,会引燃整个车辆,所以相对来说燃料电池汽车还是非常安全的。

  大家谈氢色变,从这上面看,我们熟知的天然气、汽油、液化石油气等等,每年所出的问题也不少。既然出了这么多问题,大家也没有摒弃这种能源的使用,氢气也是一样的。

  从加氢站的设计理念上,现在我们国家已经对加氢站有了一个标准,有一定的规范。从周围报警系统,从各个方面对加氢站的设计、建设进行了规范,能够保证加氢站安全。这些是部分加氢站的标准,通过上面这个分析,我们得出这么一个结论,氢气是安全的,大家不要谈氢就色变。没有那么厉害,氢气是非常安全的,只要按照一定的规范进行操作。氢能刚刚起步,对氢安全的建议我们也有以下几点。

  一是加强氢能制、储、运、用各环节的安全性的技术研究,第二,加快完善关于氢能应用的技术标准体系和安全技术法规体系。加强行业监管,使氢能应用健康有序的发展。第四,很重要的加强氢安全的科普宣传,消除大众对氢的恐惧心理。

(文章来源:盖世汽车网)

(责任编辑:DF318)

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