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在工作以及與網(wǎng)友交流中，發(fā)現(xiàn)人們對氫能安全使用存在認(rèn)知誤區(qū)。高壓、燃燒、爆炸、有毒……，使人不寒而栗。尤其是對日本打造氫能社會，分布式制氫、燃料電池入戶深表擔(dān)憂。本文旨在消除人們對氫能安全性的認(rèn)知誤區(qū)。
“氫=爆炸”嗎？
為什么人們一提到氫氣便會立即與“危險、爆炸”聯(lián)想在一起呢？原因是人們被氫彈爆炸的威力嚇壞了。事實(shí)上，氫彈爆炸的威力不是氫的核聚變。其毀滅性能量都是來自于鈾的核裂變，需要由原子彈的核裂變產(chǎn)生的超高溫來引發(fā)核聚變反應(yīng)。
氫燃料被誤解為“有強(qiáng)大爆炸危險”之根源在于，兩大物理性質(zhì)給人們的震撼力。一是燒范圍具大；二是點(diǎn)火能量極小。
燃燒范圍是物質(zhì)與空氣混合的程度和點(diǎn)火后的燃燒速度。當(dāng)氫氣與4％至75％的空氣混合時，才會變成可燃燒氣體。同時需要給予一定靜電點(diǎn)火能量，添加到符合可燃?xì)怏w條件時才會燃燒。相反，如果上述兩個條件不重疊，則不會發(fā)生燃燒和爆炸。
需要補(bǔ)充說明的是，氫氣燃點(diǎn)（自燃點(diǎn)火溫度）為527℃。也就是說，氫氣在空氣點(diǎn)燃的火種溫度只有達(dá)到527℃才會燃燒，否則是不能點(diǎn)燃?xì)錃獠⑹怪紵摹?/span>
“氫=易燃”嗎?
氫氣極易迅速擴(kuò)散，原因是比汽油和空氣的比重更輕。前面提到，只有當(dāng)氫氣與空氣混合的比例超過4％時，它才能成為可燃燒氣體。但是，由于氫與空氣的比重為1/14，高度擴(kuò)散性決定其在開窗或戶外等開放空間中，其濃度很難達(dá)到4％及其以上，而只是更低、更安全，很難達(dá)到被點(diǎn)燃的條件。況且，火種只要低于527℃便不能將其點(diǎn)燃。
圖1氫燃料罐管路泄露后的點(diǎn)火試驗(yàn)
圖1所做的試驗(yàn)是，氫燃料罐管路泄露，即點(diǎn)燃也不會引起氣罐爆炸。原因在于它氫氣壓力高、比重低、擴(kuò)散快，并且需要不斷接觸空氣，并與空氣混合后才能燃燒。因而，即使管路起火也不必?fù)?dān)心引起氣罐爆炸。
圖2 氫燃料與汽油車的點(diǎn)火燃燒試驗(yàn)
圖2顯示了氫燃料汽車（左）和汽油車（右）的燃料箱，通過破壞性點(diǎn)燃方式所獲得的經(jīng)驗(yàn)。
對于氫燃料汽車，由于氫氣比空氣輕，點(diǎn)燃泄漏氫氣與空氣的混合氣后，火焰會高出燃料出口，形成上升式燃燒之后再消失，不會殃及汽車其他部位。
對于汽油燃料汽車，由于汽油比空氣重，且燃點(diǎn)低、燃燒時間長，點(diǎn)燃后會迅速引燃輪胎和車身，撲救不及時還會造成油箱爆炸。
對比試驗(yàn)結(jié)果證明，氫燃料在使用安全性方面更有優(yōu)勢。
“氫=有毒”嗎？
如果一定量的氫氣與空氣結(jié)合，且處于密閉環(huán)境中，在完全滿足上述燃燒和點(diǎn)燃條件時，才會引起燃燒。不過，氫氣本身對人體無害。燃燒的廢氣僅是蒸汽和少量的氮氧化物，因此不用擔(dān)心氫氣中毒（圖5）。
圖5 氫燃料生產(chǎn)工廠
