氫氣易燃易爆，眾所周知。防止氫氣燃爆，上下關(guān)注。

近日，國家能源局綜合司發(fā)布“關(guān)于征求《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見(jiàn)稿）》，其中第2項“防止火災事故”的第6條是“防止氫氣系統爆炸事故”，提出發(fā)電機氫氣冷卻系統、氫站或氫氣系統在運行、維修、氫氣純度、排放等方面的8項要求。這是電力生產(chǎn)中用鮮血凝練出的寶貴經(jīng)驗，價(jià)值極大，應該推廣執行，也值得其他涉氫部門(mén)學(xué)習借鑒。

能源用氫比工業(yè)用氫更危險

氫氣可以用作工業(yè)原料，我國年產(chǎn)氫氣超過(guò)2500萬(wàn)噸，80%用于合成氨。這些工業(yè)部門(mén)已經(jīng)建立起完善的安全操作規程，再加上氫氣從生產(chǎn)、傳送到使用都在企業(yè)內部的密封管道和容器中，除非泄漏、破裂會(huì )造成事故外，正常生產(chǎn)中的事故很少，安全是有保障的。

現今，氫氣作為能量的載體進(jìn)入能源領(lǐng)域，一方面是由于可再生能源電解水制得的氫氣可以長(cháng)時(shí)間存放，這一點(diǎn)勝過(guò)儲能電池；另一方面，燃料電池技術(shù)的進(jìn)步使得氫氣有了用武之地。于是，發(fā)展氫能和氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)呼聲很高。

但是，氫能的使用狀況與工業(yè)原料用氫有很大區別。以相同用氫量預計，能源氫氣的事故概率將遠高于工業(yè)氫氣，主要有如下理由。

首先，我國氫能生產(chǎn)地與使用地距離遙遠，不僅高壓管線(xiàn)建設耗資巨大，而且管材的氫脆容易引起安全問(wèn)題。例如，用管狀高壓容器運輸，短途可行，長(cháng)途的能耗過(guò)高，經(jīng)濟上不可行。而工業(yè)用氫是就地生產(chǎn)、就地使用。其次，能源氫氣從生產(chǎn)到終端使用要經(jīng)過(guò)產(chǎn)地儲存、壓縮、輸運、用地儲存，再行壓縮分裝等許多環(huán)節，要在不同容器間發(fā)生多次轉移，引發(fā)安全問(wèn)題的變數增加。而工業(yè)用氫多在一個(gè)密閉的管線(xiàn)系統中完成。最后，加氫站高度分散，點(diǎn)多面廣；燃料電池電動(dòng)汽車(chē)更是星羅棋布，發(fā)生事故的幾率要比工業(yè)集中用氫大得多。

能源氫氣現在用量尚少，國內外已經(jīng)多次出現事故。北京大學(xué)李星國教授新出版的《氫與氫能》以43頁(yè)的篇幅詳細講述了“氫氣的安全性”，介紹事故，分析原因，列舉措施，內容豐富，值得研讀。

氫氣轉化有利于提高安全性

能源氫氣的儲存、運輸、分發(fā)等環(huán)節的難題多，安全性又差。將氫氣轉換為液態(tài)能源主要有體積縮小、體積能量密度提高的優(yōu)勢，但是還需綜合對比安全問(wèn)題、生產(chǎn)成本，以及全過(guò)程的能量轉換效率。

液氫的密度比常溫氫氣約高780倍，顯然有利于儲運。但是，液氫需在20K的低溫下保存，壓縮—液化耗能很高，容器要用極好的低溫絕熱材料，每天還會(huì )蒸發(fā)產(chǎn)生約1%氣態(tài)氫。因此，其除具有氫氣所有的安全隱患外，還有超低溫引起的一系列問(wèn)題，如金屬延展性降低、連接部失去密封性、空氣或氧氣雜質(zhì)積累凍結的爆炸物，對人體的凍傷等。因此，除航天等不計工本的特種用途外，液氫并不適于作為普遍使用的氫能。日本目前正在嘗試從海外運回液氫，其后效當拭目以待。

由氫氣轉化為能源液氨，可以工業(yè)規模生產(chǎn)，工藝成熟，設備齊全，可實(shí)現較高密度儲存、運輸。但是，液氨的儲存、運輸也需加壓，而且使用時(shí)分解放氫還要吸熱，又有毒，弊大利小。

數據顯示，乙醇的體積能量密度高。乙醇可從二氧化碳經(jīng)光合作用轉化生成的生物質(zhì)轉化而來(lái)，是可再生的能源。遺憾的是，至今還難以簡(jiǎn)易地從氫氣轉化而成。

相比之下，在高溫和催化劑作用下，可以一步將氫氣轉化二氧化碳制甲醇，能量轉換效率現已大于50%。其體積能量密度不低，特別是易于儲存運輸，安全性遠高于氫氣。不僅如此，此舉還消除了本要排放到大氣中的二氧化碳，為碳中和做貢獻。這種甲醇可稱(chēng)之為“綠氫甲醇”。

迄今為止，冰島已實(shí)現年產(chǎn)4000噸規模的甲醇生產(chǎn)。中國科學(xué)院上海高等研究院與兩家企業(yè)合作開(kāi)發(fā)成功了二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)及中試放大研究，于2020年7月建成5000噸/年工業(yè)試驗裝置。中國石油化工有限公司也申請了專(zhuān)利。

由此可見(jiàn)，此“綠氫甲醇”之路已通。

綠氫甲醇開(kāi)辟電動(dòng)汽車(chē)新路徑

甲醇作為能源，可通過(guò)多種燃料電池（直接甲醇、固體氧化物、熔融碳酸鹽）發(fā)電，也可重整為氫氣用于質(zhì)子交換膜燃料電池。但是，燃料電池發(fā)電的全壽期能量轉換效率未必高過(guò)內燃機?，F在，國內用煤制甲醇（可稱(chēng)為“灰氫甲醇”）的內燃機汽車(chē)技術(shù)已經(jīng)成熟，制作成本和使用方便性遠勝過(guò)燃料電池。綠氫甲醇當然也可這樣使用，這就成就了零排放的“綠氫甲醇汽車(chē)”。

為了大幅度節約綠氫甲醇，應該發(fā)展“綠氫甲醇增程式電動(dòng)車(chē)”，由太陽(yáng)能提供全部能量：其裝量較少的電池由風(fēng)力或光伏發(fā)電提供充電電能；用內燃機作增程器，不燒油而用綠氫甲醇；車(chē)上蓄電與發(fā)電并聯(lián)，節省燃料50%；不必常充電而可行長(cháng)里程。這種復合動(dòng)力系統堪稱(chēng)珠聯(lián)璧合，是氫能汽車(chē)的升級，也是未來(lái)純電動(dòng)車(chē)的發(fā)展方向。

氫氣轉化為甲醇，開(kāi)辟了氫能應用和增程電動(dòng)車(chē)的美好新途徑，亟待政府布局。上海市具備條件率先發(fā)展“綠氫甲醇增程式電動(dòng)車(chē)”，可將其列入《上海市氫能發(fā)展中長(cháng)期規劃（2022-2035年）》與氫燃料電池電動(dòng)車(chē)并行不悖，為全國開(kāi)路。

如此，則用了氫能而回避了遍用氫氣的風(fēng)險，且實(shí)現了汽車(chē)的碳中和。