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表了主題演講,演講內容如下:
大家上午好!今天由于我們所里面李所長臨時有點事情,我替他做這個主題發言。今天這個主題發言是“氫能的供應利用的安全性”。
我的發言分四部分,氫能作為一個清潔、高效、安全、可持續的新型能源,具有極大的優越性,被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源。因為它的來源廣泛,具有高熱值,無污染,利用形式多種多樣,安全性比較好,最主要的它是具有可儲能的能力,它在國民經濟各個領域都能得到廣泛的應用。我們所謂的氫能社會,實際也就是擯棄化石能源,對可再生能源的重新利用,而水電解制氫對可再生能源最好的一種轉化,它可以使可再生能源進行儲存,然后運用在國民經濟的各個領域當中。
這是氫氣的基本特性,從這個表上可以看出來,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,也就是由于它易燃易爆,所以大家是談氫色變。但是從另外一個角度上來看,從氫的爆炸極限以及它的可擴散性,以及它的燃燒來看,跟汽油、丙烷、甲烷進行比較的話,它的安全性是遠遠大于這幾種燃料的。氫氣燃燒的火焰是藍色的,白天是不可見的。但是它擴散很快,是天然氣的六倍,氫氣極不易形成可爆炸的器物。
氫氣的制取有幾種方式,傳統的制取,一般都是從化石燃料里面制取氫氣,還有從化工過程副產品中提取氫氣,還有一個水電解制氫,還有一個新型的制氫方法就是光催化制氫,但是這種方法還在研究過程當中,并沒有量產。
水電解制氫和可再生能源可以直接對接的一種制氫方法,它是經歷了數百年的發展,在系統安全、設備安全等方面已經形成了完善的安全的設計標準體系和安全的管理規范,并且有很多的國標對它進行支持。還有氫氣站設計規范,在廠房建設、防電防爆等各個方面進行了硬性規定,能夠保證系統的安全運行。
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的一種方法,利用非常廣泛,具有悠久的歷史。但是它所用的原料都是化石能源。化工過程副產氫氣,來源主要是氯堿工業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,在目前都用的很多,并且歷史非常悠久,也是非常成熟、安全。
目前的儲氫方式,除了傳統的中低壓的儲罐儲氫,主要有這么幾種。一是高壓氣態儲氫,一個是低溫液態儲氫,還有金屬氫化物儲氫,還有有機液態儲氫,金屬氫化物儲氫跟有機液態儲氫是新型的儲氫方法。從這個表上可以看出來,低溫液態儲氫無論在質量密度和氣體密度方面,是比較有優勢的,但是它需要一定的工藝過程,才能達到低溫液態儲氫。目前運用的最多還是高壓氣態儲氫,高壓氣態儲氫是以氣罐為容器,通過高壓壓縮來儲存氣態氫氣。這里面應用不同的方式,有車用高壓氣態儲氫,有固定式高壓氣態儲氫。
車載式高壓氣態儲氫,為我們燃料電池提供氫源的一個儲氫方式。它除了氫瓶,在這個過程中還設有溫度報警、起火防護、過壓防護等防護措施,所以供氫的系統是比較安全的。固定式高壓氣態儲氫主要是遠程儲運,設置了一定的安全保護裝置。現在大家用的多數是這種東西。
有機液態儲氫是利用不飽和的芳香烴、烯炔烴等作為儲氫的載體,與氫氣發生可逆的化學反應,來實現儲氫的。它的質量密度可達到7%左右,它最大的一個特點,就是常溫下是液態,對氫氣更方便、安全的進行儲運和運輸。但是這個目前還沒有形成一個產量化,低溫液態儲氫,就是將氫氣壓縮以后,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。它儲氫密度也能達到5.7%,這個一會兒高總可能專門做這方面的介紹。
氫的運輸,剛才說了,一個長管拖車,還有液氫運輸,還有管道運輸,現在管道運輸,因為氫氣沒有大規模的應用,現在管道運輸發展的不是很快,在國標、規范上面也沒有跟上。液氫運輸,剛才何總說了,也缺少一定的規范,所以現在大多數都用的是長管拖車這種運輸方式。長管拖車這個運輸方式也是一種比較古老的,現在液化天然氣都采用這種方式,通過這個是非常安全的。這是關于氫安全的標準,這是部分標準,目前我們國家這方面的標準一共有83項,從氫氣的制備到應用,包括全過程,有83項。
下面說一下燃料電池,燃料電池有車載供氫系統,跟整車的安全,車載供氫系統,底下這個圖就是車載供氫系統的一個圖紙。這個系統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,所以它這個系統也是非常安全的。這兩張圖片大家都見過,高壓儲氫氣瓶子彈穿透試驗和火燒試驗,通過這兩個試驗,即便車在運行過程中出現了任何問題,我們這個氣瓶還是非常安全的。下面是整車的檢驗,今天來的都是這方面的專家,不再多說了。氫氣的泄漏檢驗、系統的震動經驗,還有碰撞檢驗,通過這些試驗來看看它氣密性。
這是燃料電池車,跟傳統的汽油車著火的一個對比。從這上面可以看出來,燃料電池汽車一旦氫氣泄漏了,自始至終火焰是向上的,不會殃及整個車輛。而傳統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。
大家談氫色變,從這上面看,我們熟知的天然氣、汽油、液化石油氣等等,每年所出的問題也不少。既然出了這么多問題,大家也沒有摒棄這種能源的使用,氫氣也是一樣的。
從加氫站的設計理念上,現在我們國家已經對加氫站有了一個標準,有一定的規范。從周圍報警系統,從各個方面對加氫站的設計、建設進行了規范,能夠保證加氫站安全。這些是部分加氫站的標準,通過上面這個分析,我們得出這么一個結論,氫氣是安全的,大家不要談氫就色變。沒有那么厲害,氫氣是非常安全的,只要按照一定的規范進行操作。氫能剛剛起步,對氫安全的建議我們也有以下幾點。
一是加強氫能制、儲、運、用各環節的安全性的技術研究,第二,加快完善關于氫能應用的技術標準體系和安全技術法規體系。加強行業監管,使氫能應用健康有序的發展。第四,很重要的加強氫安全的科普宣傳,消除大眾對氫的恐懼心理。