Анализ на безопасността на водорода за превозни средства с горивни клетки

Анализ на безопасността на водорода за превозни средства с горивни клетки

Водородната енергия, като чиста, ефективна, безопасна и устойчива нова енергия, се счита за най-чистата енергия с най-голям потенциал за развитие през 21 век и е стратегическата посока за развитие на енергетиката.

1. Безопасен ли е водородът?

Ефективността на безопасността е не по-малка от тази на обикновените горива и може да отговори на изискванията за приложение.

Характеристиките на водорода се анализират, както следва.

Скоростта на изтичане на водород е по-бърза от тази на обикновените горива, но общата енергия на изтичане не е висока.

Водородът има висок коефициент на дифузия и плаваемост и концентрацията може бързо да се намали при изтичане.

Граничният диапазон на експлозия на водорода е широк, но енергията на експлозията е много ниска и не произвежда гъст дим и мъгла.

Водородната крехкост може да причини пукнатини от крехкост на метала, които могат да бъдат избегнати чрез избор на подходящи материали за защита.

2. Безопасно ли е съхранението и транспортирането на водород?

Транспортира се главно с ремаркета с газ водород, с перфектни мерки за безопасност от пълнене до съхранение и транспортиране.

Основните начини за транспортиране на водород са: транспортиране с ремарке за водород на газ (тръбен трейлер), транспортиране на газ водород по тръбопровод (тръбопровод) и транспортиране с цистерни за течен водород (течен камион). От текущото търсене на водородни станции за транспортно разстояние (<500 км, 200 км е подходящо) и транспортен мащаб (10 тона/ден), най-добрият начин за транспортиране на водород все още е ремаркето с водород на газ.

Процесът на работа на системата за ремарке с газ водород е както следва:

Празното ремарке за газ водород се пълни с водород в централизираната инсталация за производство на водород, докато се зареди напълно, след което превозното средство се придвижва до водородната станция, директно разтоварва тръбния контейнер за съхранение на превозното средство като оборудване за съхранение на водородната станция и взима „празния“ тръбен контейнер, първоначално разположен на водородната станция, и го транспортира обратно до централизираното производствено предприятие, за да започне нов цикъл на зареждане.

Метод за пълнене с водород
За да се компресира водород от 7kPa при стайна температура до 35MPa или дори по-високо в множество стъпки за пълнене с превозни средства с дълги тръби с водород, целият процес на пълнене с водород е много сложен, включително компресори, системи за консервиране и други връзки имат съответните мерки за безопасност.

3. Са горивна клетка безопасни превозни средства?
Дизайнът е завършен и осигурява цялостна защита, а действителната работа е безопасна и ефективна.

3.1

Бордова система за захранване с водород: дизайнът и материалите работят заедно, за да постигнат множество гаранции за безопасност на водорода

Бордовата система за захранване с водород е важна част от превозните средства с горивни клетки. Основната му функция е да осигурява водород със стабилно налягане за системата с горивни клетки, а мерките за безопасност се основават главно на превенция и наблюдение.

От гледна точка на техническия дизайн: бордовата система за захранване с водород се състои главно от бутилки за съхранение на водород под високо налягане, отвори за пълнене, еднопосочни клапани, предпазни клапани, преливни клапани, редуцир вентили, соленоидни клапани, термичен тромб, налягане и температурни сензори и тръбопроводи за водород. Той не само има функции като защита от свръхтемпература, аларма за ниско налягане, защита от свръхналягане и защита от свръхток, но също така взема предвид безопасността при сблъсък и контрола на изтичането на водород.

От гледна точка на производството на компоненти: бутилките с водород и системните тръбопроводи, използвани за съхранение на водород, имат високи изисквания поради водородна крехкост и други причини. Изборът на подходящи материали и защитни структури е от решаващо значение за безопасността на системата за съхранение на водород.
Материал на бутилката за съхранение на водород: Бутилка за съхранение на водород под високо налягане от въглеродни влакна от алуминиева сплав, леко тегло, висока плътност на съхранение на водород, отлична издръжливост и устойчивост на удар;

Защита на резервоара за съхранение на водород: възприема цялостен дизайн, цялата рамка интегрира резервоара за водород в модула на рамката чрез 3 напречни греди и 2 надлъжни греди, за да се гарантира, че динамичното изместване на бутилката за съхранение на водород под високо налягане няма да бъде твърде голямо по време на сблъсъка за да се избегне счупване;
Тръбопровод за водородна система: Повечето от тръбопроводите за водород са направени от неръждаема стомана 316, която има изключителни свойства на опън, свойства на умора и стари свойства за разширяване на пукнатини във водорода и добра устойчивост на водородна крехкост;

Конструкция на газовата тръба: Посоката на изпускане на водород от газовата тръба е по предната и задната посока на дъното на превозното средство, което може да предпази кабината от въздействието на пламъка.

3.2 Превозно средство с горивни клетки: Със стриктно тестване на ефективността и система за близък мониторинг на водорода
Различни тестове за безопасност могат да гарантират безопасността и последователността на превозните средства с горивни клетки, когато напуснат фабриката: В допълнение към осигуряването на безопасността на бордовата водородна система, съответните тестове за безопасност се прилагат при разработването на системи за захранване на превозни средства с горивни клетки. Превозните средства с горивни клетки трябва да преминат множество тестове за безопасност, преди да напуснат завода.

4. Все още ли е безопасно превозното средство при инциденти и екстремни ситуации?

Бутилките за съхранение на водород не се пръсват лесно, когато бъдат проникнати от огън, а изтичането на водород в затворено пространство е малко вероятно да причини експлозия.

Водородна безопасност
Има много практически тестове за безопасността на бутилките за съхранение на водород при различни условия. Безопасността на водородната енергия е много гарантирана при технология за съхранение и използване на водород.

5. Безопасна ли е инфраструктурата за зареждане с водород?
Има подходящи технически спецификации, които да насочват и ускоряват подобряването на системата за индустриален стандарт.

Станциите за зареждане с водород са важна част от изграждането на бъдеща мрежа за превозни средства с горивни клетки.

Безопасният дизайн на станции за зареждане с водород трябва да установи съответните технически спецификации въз основа на състава на оборудването и режима на зареждане с водород на самата станция за зареждане с водород. Повече от 10 държави в света са формулирали разпоредби за станции за зареждане с водород, включително Япония, Съединените щати и Обединеното кралство. моята страна също обнародва „Технически спецификации за станции за зареждане с водород“ (GB50516-2010) през 2010 г. Стандартите и изискванията в тях се отнасят основно до стандартите за станции за производство на водород, съчетани с оригиналния „Кодекс за противопожарна защита при проектиране на сгради“, които съвместно ръководство за изграждането на битови станции за зареждане с водород.
Безопасност на устройството за пълнене с водород: Пистолетът за пълнене се заключва от електромагнитния механизъм, след като бъде свързан към порта за пълнене с газ на превозното средство и неговата безопасност е сравнима с тази на конектора за зареждане на електрическо превозно средство. Електромагнитният клапан на тръбопровода може ефективно да предотврати навлизането на газ в батерията при пълнене на газовия цилиндър.
Като цяло: Поради бързата дифузия на водорода, дори ако възникне изтичане, той ще дифундира главно вертикално и няма да се разпространи в околните области. И в случай на възпламеняване и експлозия на облак от запалим газ, стига разположението на съоръженията в станцията да отговаря на разпоредбите за безопасно разстояние и взривоустойчивата стена е разумно поставена, това може да гарантира, че обхватът и въздействието на инцидента са в ограничен диапазон, което показва, че строителните спецификации на водородната бензиностанция са разумни и ефективни и могат да осигурят нейната цялостна безопасност.