4.氫能安全與標準

　　1)安全

　　氫的工業使用有超過一百年的歷史，在工業使用環境中有著成熟完善的工業標準和應用范例。氫在空氣中的擴散性很強，氫泄漏或燃燒時，可以很快地垂直升到空氣中并消失得無影無蹤，氫本身沒有毒性及放射性，不會對人體產生傷害，也不會產生溫室效應。

　　氫能具有較寬的著火極限、著火溫度低、燃燒速度快，作為新的能源形式，其安全性往往受到普遍關注。從技術方面講，通過物理和化學的手段，氫的使用是絕對安全的。

　　科學家已經做過大量的氫能安全試驗，證明氫是安全的燃料。如在汽車著火試驗中，分別將裝有氫氣和天然汽油燃料罐點燃，結果氫氣作為燃料的汽車著火后，氫氣劇烈燃燒，但火焰總是向上沖，對汽車的損壞比較緩慢，車內人員有較長得時間逃生，而天然燃料的汽車著火后，由于天然氣比空氣重，火焰向汽車四周蔓延，很快包圍了汽車，傷及車內人員的安全。

　　現有的壓縮氫氣儲運技術與液氫儲運已經比較成熟，能夠保證氫氣在儲運過程中的安全性。

　　2)我國現有氫能相關標準(略)

　　5.氫能市場概述

　　我國氫氣年使用量2014年已逾2,150億m³規模，且未來增長迅速，預計到2020年可達到3550億m³

　　我國氫能市場消費量中：合成氨用氫占全部市場的78%、石油化工占12.13%、甲醇占5.04%、苛性鈉占1.960%、電子占0.790%、浮法玻璃占0.130%、植物油占0.050%。

　　6.國內外氫能綜合利用情況

　　1). HCNG

　　眾多發達國家都很重視氫能利用對可再生能源發展的技術和具體解決方案的發展。以Powerto Gas項目(P2G)為例，該項目緣于德國可再生能源的發展。美國、加拿大、韓國、歐盟等國家和地區均獲得了國家層面的支持，有大量的研究計劃和產業化項目正在實施。日本政府建立和發展了規模巨大的氫能發展規劃，其計劃包括大規模發展氫燃料電池汽車，可再生能源發電制氫、HCNG計劃、分布式制氫規劃等。

　　美國，加拿大，意大利，印度、挪威、法國、瑞典等國在較早的時間就已經開展了關于 HCNG客車的相研究。目前，HCNG 技術已經應用到多國的城市出租車、公交車和重型卡車上。

　　根據我們對氫能綜合利用技術及市場需求的調研分析，在眾多氫能綜合利用技術中，在天然氣中摻混氫氣(HCNG)具有技術成熟、易推廣、對環境友好等優點。

　　利用先進電解水制氫技術來制備氫氣并摻混到天然氣里，特別是在壓縮天然氣(CNG)中摻混氫氣作為汽車動力用燃氣，有著非常好的燃燒特性、非常低的排放指標，具有非常好的經濟性。

　　a.摻入20%氫氣后，在不帶催化器的情況下，排放和燃料消耗率相對于原天然氣發動機，NOx下降51%，，NMHC下降60%，CH4下降47%， CO下降36% ，BSFC(燃料消耗率)下降7%。

　　b.帶催化器的情況下，經過優化標定后20%HCNG 發動機超過歐(國)Ⅴ，達到環境友好型汽車排放標準(EEV，大體與歐Ⅵ相當)。

　　c.摻混體積比20%氫氣的HCNG，在運輸、儲存和使用過程中，不需要對現行CNG相關設備進行任何改造。(國標《加氫站技術規范》GB50516-2010)

　　HCNG汽車、加氣站均與CNG發動機、汽車、加氣站兼容。HCNG加氣站國家標準即將頒布。

　　2)HNG

　　德國E.ON和Greenpeace Energy等能源公司利用風力發電的剩余電力電解水生成氫，然后提供給現有的燃氣管道網絡。在利用剩余電力的同時，通過在城市燃氣中添加氫，削減硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)等有害物質的排放。

　　3)甲烷化

　　氫與CO2反應制備的甲烷，注入現有的天然氣網的話，除了可有效利用現有的天然氣和基礎設施，也能將被排出的二氧化碳作為資源加以再利用，從而削減CO2排出量，因此備受期待。特別是德國半數氫甲烷化，注入遍布全國的天然氣網項目。

　　4)氫燃料電池

　　氫燃料電池是利用氫和氧，直接經過電化學反應而產生電能的裝置，換言之，也就是電解水槽產生氫和氧的逆反應。

　　70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池技術，部分技術已進入商業性開發。日本已建立萬千瓦級燃料電池發電站，美國、德、英、法、荷、丹、意等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究。

　　5)氫動力汽車

　　目前氫動力汽車主要有兩個發展方向，一是純氫汽車，即氫內燃機車,另一種是氫燃料電池車。

　　豐田、本田、日產、通用、福特、戴姆勒、寶馬、大眾、現代等汽車工業巨頭均在發展氫燃料電池汽車，預計美國加利福尼亞州2015至2017年達到5萬臺，德國在2023年達到50萬輛規模，英國在2030年160萬臺規模。印度至2020年全國推廣10萬輛氫能汽車。

　　6)氫能發電

　　利用氫氣和氧氣燃燒，組成氫氧發電機組。這種機組是火箭型內燃發動機配以發電機，它不需要復雜的蒸汽鍋爐系統，結構簡單，維修方便，啟動迅速，即開即停。在電網低負荷時，還可吸收多余的電來進行電解水，生產氫和氧，以備高峰時發電用。

　　7)其它方面的應用(略)

　　8)國內的幾個重要示范項目

　　我國對氫能研究的投入近年來不斷增加，也取得了一定成果。

　　2006年，福田汽車與清華大學合作，承接了中美面向奧運新能源汽車(DOE)項目的整車研發與制造工作，并在北京奧運會及貴州六盤水市示范運行。

　　清能華通公司聯合清華大學先后研發出 4 輛 HCNG城市公交車，累計運行里程超過15000km。

　　2012年2月，山西省國新能源發展集團有限公司在山西河津成功建成投產氫氣摻混壓縮天然氣(HCNG)加氣示范站。該加氣站是目前世界最大規模的HCNG加氣站(設計能力為日供2萬立方米車用HCNG)，為全國首個氫能示范項目。

　　河北建投沽源風電制氫綜合利用示范項目：河北建投集團、德國勃蘭登堡州波茨坦市、德國邁克菲能源公司、歐洲安能公司就共同投資建設河北省首個風電制氫示范項目已經開工(2015年5月)。示范項目位于張家口市沽源縣境內。項目包括200MW風力發電部分、10MW電解水制氫系統以及氫氣綜合利用系統三個部分。項目建成后電力供電京津唐電網，氫氣供冀北地區工業使用。