《氫安全工程基礎(chǔ)》由英國阿爾斯特大學(xué)弗拉基米爾·莫爾科夫教授編寫,展示了氫安全技術(shù)的新進展,凝練了氫安全工程的核心內(nèi)容,精選匯總了大量經(jīng)典案例圖文并茂,可讀性強。全書共12章,首先較為扼要地介紹了氫安全的重要作用、氫的性質(zhì)與危險性、氫安全標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)以及氫安全工程的框架,然后較為系統(tǒng)地講解了氫安全領(lǐng)域中氫氣未點燃的泄漏、氫氣在有限空間中的擴散、氫氣混合物的點燃、微焰、射流火焰、氫氣的爆燃和爆轟、安全策略和緩解技術(shù),其中氫安全的主要現(xiàn)象和危害行為是本書的重點。
【適讀人群】
《氫安全工程基礎(chǔ)》的目的在于傳播氫安全知識,供氫能相關(guān)領(lǐng)域的讀者參考,如技術(shù)開發(fā)人員、安全工程師、政策制定者和投資者等,本書也可以用作普通高等院校氫能相關(guān)專業(yè)的教材。
【圖書特色】
1. 本書提出了氫安全工程這個非常重要的概念。氫安全貫穿氫氣的生產(chǎn)、儲運、加注、應(yīng)用終端等環(huán)節(jié),是氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的首要保障。
2. 本書展示了氫安全技術(shù)的新進展,凝練了氫安全工程的核心內(nèi)容,精選匯總了大量經(jīng)典案例圖文并茂,使人能夠更加深刻地理解現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實作用,為氫安全工程應(yīng)用拓展了思路。
3. 本書對從事氫能與燃料電池專業(yè)領(lǐng)域研發(fā)的工作者來說是非常實用和方便的參考書,也可以用作氫安全領(lǐng)域的高等教育課程教材。
堅定地走綠色低碳循環(huán)發(fā)展道路,實現(xiàn)碳中和,是實現(xiàn)我國高質(zhì)量發(fā)展和建設(shè)現(xiàn)代化強國的必然選擇,是積極推動構(gòu)建人類命運共同體的大國擔(dān)當(dāng)。我國的能源轉(zhuǎn)型之路就是由高碳向低碳轉(zhuǎn)型,低碳再向無碳轉(zhuǎn)型,氫能將有助于我國實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標(biāo)。我國氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入市場導(dǎo)入期,并呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。截至2020年年底,我國燃料電池汽車?yán)塾嬩N量為7279輛,我國投入運行的加氫站數(shù)量達到60座左右,優(yōu)勢地區(qū)示范運行車輛的類型和范圍不斷擴大,加氫基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)初具雛形。根據(jù)中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》,2025年我國燃料電池汽車保有量將達10萬輛,加氫站數(shù)量達1000座;2035年燃料電池汽車保有量達到100萬輛,加氫站數(shù)量達5000座。然而在2019年,美國、韓國和挪威相繼發(fā)生氫安全事故,引發(fā)了業(yè)界對氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的擔(dān)憂和對氫能利用安全技術(shù)研究的重視與關(guān)注。氫安全貫穿氫氣的生產(chǎn)、儲運、加注、應(yīng)用終端等環(huán)節(jié),是氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的首要保障。
氫氣易燃易爆的特性決定了其具有危險品的屬性,我們在氫能利用的過程中,對于氫安全問題,既不要談氫色變,也不要以氫氣不存在安全問題的觀點誤導(dǎo)公眾。與其他技術(shù)一樣,低估氫能與燃料電池產(chǎn)品的安全問題以及往后可能發(fā)生的事故,都將帶來災(zāi)難性的后果,并會因此推遲商業(yè)化進程。如何科學(xué)正確地認(rèn)識氫能利用中的安全問題,系統(tǒng)地了解氫氣事故演變的機理,建立與氫燃料電池應(yīng)用和氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的氫安全工程實施框架,是當(dāng)前亟待解決的問題。
弗拉基米爾·莫爾科夫教授畢業(yè)于莫斯科物理技術(shù)學(xué)院,現(xiàn)任阿爾斯特大學(xué)(Ulster University)建筑環(huán)境學(xué)院氫氣安全研究所所長,是國際著名的氫安全專家。他創(chuàng)立的氫安全工程與研究中心(HySAFER),是全球氫安全研究和教育的主要提供者之一。《氫安全工程基礎(chǔ)》是目前該領(lǐng)域內(nèi)權(quán)威的系統(tǒng)全面介紹氫安全知識的書籍。本書詳細介紹了氫安全的重要作用、氫氣的性質(zhì)與危險性、氫安全標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)以及氫安全工程的框架,系統(tǒng)地講解了氫安全領(lǐng)域氫氣的泄漏、擴散、點燃、微焰、射流火焰、爆燃和爆轟的理論知識,并結(jié)合相關(guān)案例、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進行講解,使人能夠更加深刻地理解現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實作用,為氫安全工程應(yīng)用拓展了思路。本書對從事氫能與燃料電池專業(yè)領(lǐng)域研發(fā)的工作者來說是非常實用和方便的參考書;本書可以較好地傳播氫安全知識,適合對氫能領(lǐng)域感興趣的政策制定者和投資者閱讀;本書也可以作為高校教材。
本書由同濟大學(xué)汽車學(xué)院呂洪組織翻譯,周偉、張存滿、李爭、沈亞皓和梁陽共同參與完成本書的翻譯與校稿工作,全書由呂洪統(tǒng)稿、審閱和校對。此書翻譯工作得到了中國汽車工程學(xué)會和英美資源貿(mào)易(中國)有限公司
的大力支持,在此對他們表示衷心的感謝。
本書介紹的氫安全工程涉及物理、化學(xué)、機械、傳熱、流體力學(xué)、燃燒學(xué)等多學(xué)科,相關(guān)知識范圍很廣,由于我們能力有限,譯本中難免出現(xiàn)不準(zhǔn)確甚至錯誤的地方,歡迎廣大讀者朋友們隨時提出寶貴的意見和建議,在此表示誠摯的謝意。
【作者簡介】
弗拉基米爾·莫爾科夫(Vladimir Molkov)系英國阿爾斯特大學(xué)Vladimir Molkov教授。他畢業(yè)于莫斯科物理技術(shù)學(xué)院,現(xiàn)任阿爾斯特大學(xué)(Ulster University)建筑環(huán)境學(xué)院氫氣安全研究所所長,是國際著名的氫安全專家。他創(chuàng)立的氫安全工程與研究中心(HySAFER),是全球安全研究和教育的主要提供者之一。他的著作《氫安全工程基礎(chǔ)》也是目前該領(lǐng)域內(nèi)難得的全面介紹氫安全知識的書籍。
【譯者簡介】
呂洪,同濟大學(xué)博導(dǎo)/副教授,現(xiàn)為國家燃料電池汽車及動力系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心氫能研究室主任。主要研究方向為電解水制氫技術(shù)、加氫站技術(shù)、車載儲氫技術(shù)以及相關(guān)的氫安全研究。負(fù)責(zé)開發(fā)完成國內(nèi)首座基于風(fēng)-光互補發(fā)電耦合電解制氫的70MPa加氫站和車載70MPa 四型儲氫系統(tǒng)。作為項目負(fù)責(zé)人先后承擔(dān)包括國家重點研發(fā)計劃、國家863項目、國家自然科學(xué)基金項目、中央高;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目和上海市科委重點專項等課題10余項,至今已在國內(nèi)外專業(yè)學(xué)術(shù)期刊累計發(fā)表科技論文30篇,已獲得授權(quán)8項。獲中國汽車工業(yè)科學(xué)技術(shù)進步特等獎1項(2019,燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化),獲教育部科技進步二等獎1項(2009,燃料電池汽車供氫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)),獲上海市科技進步獎1項(2010,高壓氫氣供給系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù))。
譯者序
第1章氫安全的重要作用
1.1氫氣在能源領(lǐng)域的應(yīng)用
1.2公眾對氫技術(shù)的認(rèn)知
1.3氫安全的重要性
1.4危險、風(fēng)險、安全
1.5氫安全的研究進展
1.6氫安全工程的核心內(nèi)容和范圍
1.7新興的氫安全工程專業(yè)
1.8知識缺口與未來發(fā)展
第2章氫的性質(zhì)與危險性
2.1物理與化學(xué)性質(zhì)
2.2燃燒特性
2.3與其他燃料的比較
2.4健康危害
2.5結(jié)語
第3章法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和氫安全工程
第4章氫安全工程:框架和技術(shù)子體系
4.1框架
4.2技術(shù)子系統(tǒng)
第5章未點燃的泄漏
5.1膨脹和欠膨脹氣流
5.2欠膨脹射流理論
5.3動量主導(dǎo)射流中濃度衰減的相似定律
5.4過渡射流和浮力控制射流的濃度衰減
第6章氫氣在有限空間中的擴散
6.1滲透氫在車庫中的擴散
6.2壓力峰值現(xiàn)象
第7章氫氣混合物的點燃
7.1氫氣點火機制概述
7.2瞬時泄漏的自燃現(xiàn)象
第8章微焰
8.1猝熄和吹熄極限
第9章射流火焰
9.1氫氣射流火焰與安全問題簡介
9.2氫氣射流火焰研究的歷時性概述
9.3基于弗勞德數(shù)的關(guān)聯(lián)式的不足
9.4相似性分析和量綱關(guān)聯(lián)式
9.5射流火焰吹熄現(xiàn)象
9.6新型無量綱火焰長度關(guān)聯(lián)式
9.7火焰尖端位置和等效未點火射流濃度
9.8氫氣泄漏的間隔距離
9.9噴嘴形狀對火焰長度的影響
9.10附壁射流對火焰長度的影響
9.11氫氣射流火焰的壓力效應(yīng)
9.12結(jié)語
第10章爆燃
10.1爆燃和爆轟的一般特征
10.2關(guān)于氫氣-空氣混合氣體中爆燃轉(zhuǎn)爆轟現(xiàn)象的一些觀察
10.3爆燃泄放
10.4大型爆燃的大渦模擬
第11章爆轟
11.1直接爆轟
11.2氫氣-空氣爆轟大渦模擬
第12章安全策略和緩解技術(shù)
12.1燃料電池系統(tǒng)本質(zhì)安全設(shè)計
12.2氫釋放不良后果的緩解
12.3降低高支管的間隔距離
12.4屏障的緩解作用
12.5減緩爆燃轉(zhuǎn)爆轟過程
12.6防止燃料電池內(nèi)發(fā)生爆燃轉(zhuǎn)爆轟現(xiàn)象
12.7氫檢測和傳感器
后記
鳴謝
附錄術(shù)語表
參考文獻