研究发现：氢气事故主要与设计缺陷有关，而不是氢气本身

　　氢经常被吹捧为一种清洁、无碳的能源载体，可以帮助工业和交通运输脱碳。然而，使其高效和轻便的特性也使其难以确保被安全处理。

　　纽约大学坦顿分校（NYU Tandon）和伦敦大学学院（University College London）的研究人员在《国际氢能杂志》（International Journal of Hydrogen Energy）上发表了一项新研究，系统地研究了氢事故与传统工业事故的真正区别，以及这对安全和监管意味着什么。

　　通过分析氢事故和事故数据库（HIAD 2.0）中的700多起事故，该团队发现，涉及氢的事故中有59%源于困扰其他能源系统的同一类问题：设计缺陷、机械故障和人为错误。

　　只有15%可以直接追溯到氢本身的内在特性，比如它的高扩散率，低点火能量，或者从内部降解金属的能力。其余的案例缺乏足够的细节来说明这一点。

　　该研究的主要作者、机械与航空航天工程助理教授Augustin Guibaud说：“当然，以氢气为例，由于这种气体独特的燃烧特性，火灾或爆炸的后果可能会严重得多。”

　　“但是，当研究事故的根本原因时，氢气本身并不比工业中使用的其他可燃气体更危险。然而，它与材料和环境相互作用的方式是根本不同的。危险来自对这些差异的误解。”

　　这些差异源于氢的原子尺度。它极其微小的分子能穿过金属晶格，而像甲烷这样较大的气体则不能，导致细微但严重的材料失效。

韩国一工厂近期发生氢气爆炸事故，造成5人受伤。

　　该研究详细介绍了几种这样的机制：

　　1、氢脆，通过破坏原子键来削弱金属；

　　2、氢引起的开裂，加压气体在微小的空隙中积聚，直到材料破裂；

　　3、高温氢侵蚀，氢与钢中的碳反应生成甲烷，侵蚀钢的结构。

　　4、其他危害包括氢辅助腐蚀和在高达700巴的压力下储存气体的影响，700巴的压力比天然气的压力高几十倍。

　　这些微观过程有着巨大的影响。例如，2019年挪威桑德维卡（Sandvika）加氢站的爆炸是由高压组件故障而不是燃烧化学引起的，但它突显了在加氢服务条件下，即使是很小的机械缺陷也会导致事态迅速升级。

挪威桑德维卡（Sandvika）加氢站的爆炸事故现场图片

　　同时也是城市科学进步中心成员的Guibaud指出，这项研究的目标不是将氢的风险降到最低，而是澄清它们。“我们的研究结果还强调了传统的安全措施未能捕捉到氢的独特行为。如果我们能区分什么是一般的，什么是特定的氢，我们就能把监管和设计标准集中在正确的问题上。”

　　作者认为，随着氢基础设施从受控制的工业场所扩展到城市加油站、住宅供暖和可再生能源储存，这种区别是必不可少的。他们指出，目前的法规往往采用“一刀切”的安全距离或设计规范，缺乏强有力的科学依据。过于谨慎的规定可能会减缓部署并增加成本，而过于宽松的规定可能会在保护方面留下漏洞。

　　相反，研究人员提倡基于氢的特殊化学和物理的风险知情、基于证据的安全标准。他们还呼吁改善数据收集和国际协调，并指出氢能行业目前缺乏改善系统数据收集和透明度的工具。

　　Guibaud表示：“挑战，不仅仅是防止事故——它还应该从事故中吸取足够快的教训，以指导快速变化的能源格局。”随着氢气从实验室走向主流，了解哪些事故是真正的“氢气事故”可能与技术本身一样重要。

　　（素材来自：NYU Tandon/University College London 全球氢能网、新能源网综合）