氢在储运和使用中有何安全问题?

2025-04-05 23:31:04
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人们普遍关注的问题是氢在使用和储运过程中是否安全可靠。氢虽然有很好的可运输性,但不论是气态氢还是液氢,它们在使用过程中都存在着不可忽视的特殊问题。氢的独特物理性质决定了其不同于其他燃料的安全性问题,如更宽的着火范围、更低的着火点、更容易泄漏、更高的火焰传播速度、更容易爆炸等。氢气的着火温度在可燃气体中虽不是最低的,但由于它的着火能仅为20微焦,所以很易着火,甚至化学纤维织物摩擦所产生的静电都比氢的着火能大几倍。这就要求在氢的生产中应为防止和减少静电的积聚而采取必要的措施。

储存氢气的钢瓶氢气是最轻的气体,它黏度最小,导热系数最高,化学活性、渗透性和扩散性强,因而在氢气的生产、储运和使用过程中都易造成泄漏。以氢作燃料的汽车行驶试验证明,即使是真空密封的氢燃料箱,每24小时的泄漏率就达2%,和汽油相比,汽油一般一个月才泄漏1%。因此对储氢容器和输氢管道、接头、阀门等都要采取特殊的密封措施。

由于氢气具有很强的渗透性,所以在钢设备中具有一定温度和压力的氢渗透溶解于钢的晶格中,原子氢在缓慢的变形中产生脆化作用。它还能够与钢中的碳反应生成甲烷,降低了钢的机械性能,甚至引起材质的损坏。通常在高温、高压和超低温度下,容易引起氢脆或氢腐蚀。因此,使用氢气的管道和设备,其材质应按具体使用条件慎重选择。

氢与氮气、氩气、二氧化碳等气体一样,都是窒息气,可使肺缺氧格外,所以在氢的储存和运输过程中,要注意安全问题,避免人身受到伤害。液氢的温度极低,只要有一点滴掉在皮肤上就会发生严重的冻伤,因此在运输和使用过程中应特别注意采取各种安全措施。

此外,由于氢特别轻,与其他燃料相比,在运输过程中单位数量所占的体积特别大,即使液态氢也是如此,为运输带来不便。

目前来看,在现今工业环境中,氢气的储运和使用技术,已具备完善的安全作业标准。比如美国每年在公路上运送的液化氢气量可达7000万加仑(加仑是一种容积单位,分英制加仑、美制加仑。1美加仑≈3?79升;1英加仑≈4?55升),未曾出现重大事故。氢的储运有四种方式可供选择,即气态储运、液态储运、金属氢化物储运和微球储运。目前,微球储运方式尚在研究中,未曾运用到实际应用中。