氫能利用中的安全問題和關鍵技術

氫能o污染、零碳、無次生污染，是優良的清潔能源，被譽為21世紀具有發展前景的二次能源。氫能在解決能源危機、全球變暖及環境污染等問題方面將發揮重要作用。2022年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，將氫能產業發展提升至國家戰略層面。未來中國氫能供應體系將在制氫、儲運、加氫各環節上重點突破，通過尋找更綠色經濟的氫氣來源，采用更高效的氫氣制取方式、更安全的氫氣運輸渠道等，實現經濟、高效、綠色、便捷的氫能供應目標。預計到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，年經濟產值超過10萬億元；將建設加氫站1000座以上，10000萬kW燃料電池發電廠，3000km以上怎氣長輸管道，交通運輸、工業等領域氫能善及應用，制選1000萬輛燃料電池運輸車輛，燃料電池車產量520萬輛/年，固定式發電裝置2萬套/年，燃料電池系統產能550萬套年，加氫站網絡構建完成，具有完善的氫燃料基礎設施及基于氫能的分布式功能系統。

氫氣易燃易焊、爆炸極限寬（49%-75.6%）、點火能量低、擴散系數大且易對材料力學性能產生劣化影響。在制備、儲存、運輸、加注和使用過程中均具有據在的泄漏，火災和爆炸風險、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模使用的主要因素之一，而相關安全技術仍需要進一步的深人研究，方能為氫能產業的健康快速發展提供可靠保障。

氫能產業鏈基礎設施具有關鍵零部件多、系統復雜，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、應用和氫能基礎設施的安全問題，涉及氫泄漏擴散、氫火災爆炸、氫與材料相容性、氫風險評估、氫安全儀器設備和規范標準等，相比之下，我國氫能發展起步晚，我國在風能、太陽能和生物質能等可再生能源制氫，固態儲氫，高壓儲氫、輸氫和加氫，先進燃料電池等關鍵技術方面進行了全面布局，取得了系列研究成果，但是相關核心技術和自主化設備研發技術還較為薄弱。

在制氫技術上，還需重點發展可再生能源制氫技術，主要是電解水制氫技術，同時兼顧碳氫燃料電池重整制氫技術，積極探索光/熱化學水解制氫技術；在儲運氫技術上、重點研究高壓儲（運）氫和固態儲（運）氫技術，兼顧液態有機儲（運）氫技術；在燃料電池技術上，重點發展PEMFC和SOFC技術，兼顧先進燃料電池技術創新；在氫安全保障技術上，亟需開展中大尺度的氫泄漏、火災、爆炸試驗研究，盡早實現氫能利用中從事故風險演化與災變機理、安全評估與完整性、安全檢測與監測預警，事故應急與保障機制等方面的技術難點攻關，突破氫能產業鏈成套關鍵技術和裝備，形成技術標準體系。

氫安全保障技術包括制氫裝備故障模式與安全風險識、制氫設施安全隱患早期監測預警技術、涉氫設備/材料和部件的安全可靠性測試評估方法及缺陷評估標準、氫能儲運設施安全與完整性關鍵技術、摻氫管道超高清螺旋勵磁檢測技術。氫與儲氫材料之間的相容性試驗體系，氫能基礎設施人工智能與大數據技術融合應用、氫能全生命周期安全智能管控平臺技術、氫能輸運基礎設施服務網絡重大危險源辨識方法、氫能輸運突發事件監測預警與智慧應急決策，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。在以上技術的大力發展下，全面開展可再生能面大規模制氫、儲氫和輸配示范，建立健全事故應急響應機制和氫能利用安全質量體系，力爭有效保障氫能源產業的安全健康發展。

來源：技術與創新管理  作者：王秋紅
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