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氫能安全 版權信息
- ISBN：9787030714596
- 條形碼：9787030714596 ; 978-7-03-071459-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
氫能安全 內容簡介
該書重點融合安全科學、物理科學、工程學、管理學和社會科學原理方法，旨在防控氫能使用風險。全書系統闡述氫能危險特性、歷史事故、儲運事故、本質安全設計、安全管理系統和安全文化等重要問題。提出基于計算機模擬仿真，開展氣態和液態氫計算流體力學(CFD)研究。這本書還論述了歐洲委員會(EC)氫能安全很好研發網絡(HySafe)，并提供了與氫和材料相關的案例研究。該書*后介紹了氫氣安全未來研究要求和當前法規要求。
氫能安全 目錄
目錄
第1章 緒論 1
參考文獻 2
第2章 氫氣事故回顧 4
2.1 典型事故 6
2.2 事故報告 9
參考文獻 13
第3章 氫特性 15
3.1 一般特性 15
3.2 氫氣危險性 17
3.3 液氫的危險性 19
參考文獻 20
第4章 氫的危害性 21
4.1 生理性危害 21
4.2 物理性危害 26
4.3 化學性危害 30
參考文獻 50
第5章 儲氫設施的危害性 53
5.1 儲存方式 53
5.2 危害識別 55
5.3 危險性評估 59
5.4 蒸氣云擴散定性預測 60
5.5 氣體擴散仿真 61
參考文獻 72
第6章 氫燃料汽車安全 76
6.1 汽車的氫氣系統 76
6.2 汽車使用氫氣引起的事故 80
參考文獻 90
第7章 本質安全設計 93
7.1 風險控制的層次結構 94
7.2 *小化 96
7.3 替代 98
7.4 緩和 99
7.5 簡化 100
7.6 示例 101
7.7 本質安全度量 102
參考文獻 107
第8章 安全管理系統 113
8.1 安全管理體系介紹 113
8.2 過程安全管理 116
8.3 安全文化 132
參考文獻 133
第9章 歐洲氫能安全研發架構（HySafe） 139
9.1 歐洲氫能安全研發構架概述139
9.2 HySafe工作文件資料和項目 141
9.3 氫能安全網絡學院 143
參考文獻 146
第10章 案例分析 148
10.1 案例研究的開展 148
10.2 案例研究的使用 151
10.3 事故調查報告 153
10.4 其他示例 155
參考文獻 159
第11章 氫對結構材料的影響 163
11.1 氫脆 164
11.2 熱穩定性損失 166
11.3 研究進展 167
參考文獻 168
第12章 氫能安全未來需求 170
12.1 文獻中的氫能安全研究空白 170
12.2 氫能安全需求：關于研究的一些想法 172
參考文獻 176
第13章 氫能安全法規要求 179
13.1 概述和定義 179
13.2 氫氣設施 183
13.3 車用氫氣燃料 187
13.4 液氫儲存、處理和配送 195
參考文獻 198
第14章 結語 200
第1章 緒論 1
參考文獻 2
第2章 氫氣事故回顧 4
2.1 典型事故 6
2.2 事故報告 9
參考文獻 13
第3章 氫特性 15
3.1 一般特性 15
3.2 氫氣危險性 17
3.3 液氫的危險性 19
參考文獻 20
第4章 氫的危害性 21
4.1 生理性危害 21
4.2 物理性危害 26
4.3 化學性危害 30
參考文獻 50
第5章 儲氫設施的危害性 53
5.1 儲存方式 53
5.2 危害識別 55
5.3 危險性評估 59
5.4 蒸氣云擴散定性預測 60
5.5 氣體擴散仿真 61
參考文獻 72
第6章 氫燃料汽車安全 76
6.1 汽車的氫氣系統 76
6.2 汽車使用氫氣引起的事故 80
參考文獻 90
第7章 本質安全設計 93
7.1 風險控制的層次結構 94
7.2 *小化 96
7.3 替代 98
7.4 緩和 99
7.5 簡化 100
7.6 示例 101
7.7 本質安全度量 102
參考文獻 107
第8章 安全管理系統 113
8.1 安全管理體系介紹 113
8.2 過程安全管理 116
8.3 安全文化 132
參考文獻 133
第9章 歐洲氫能安全研發架構（HySafe） 139
9.1 歐洲氫能安全研發構架概述139
9.2 HySafe工作文件資料和項目 141
9.3 氫能安全網絡學院 143
參考文獻 146
第10章 案例分析 148
10.1 案例研究的開展 148
10.2 案例研究的使用 151
10.3 事故調查報告 153
10.4 其他示例 155
參考文獻 159
第11章 氫對結構材料的影響 163
11.1 氫脆 164
11.2 熱穩定性損失 166
11.3 研究進展 167
參考文獻 168
第12章 氫能安全未來需求 170
12.1 文獻中的氫能安全研究空白 170
12.2 氫能安全需求：關于研究的一些想法 172
參考文獻 176
第13章 氫能安全法規要求 179
13.1 概述和定義 179
13.2 氫氣設施 183
13.3 車用氫氣燃料 187
13.4 液氫儲存、處理和配送 195
參考文獻 198
第14章 結語 200
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氫能安全 節選
第1章 緒論 研究氫能使用歷史時，參照另一種能源——石油的開發歷程也許是有益的。埃德溫 德雷克（Edwin Drake）于1859年在美國賓夕法尼亞州打出**口油井，用采出的石油代替鯨油，后者是當時(歐美地區)的主要照明光源和化學原料。鯨油的獲取過程較為危險且由于過度開采而日益減少，就像目前的石油一樣。與鯨油相比，石油具有較多優勢并且解決了許多與前者相關的生態和資源安全問題。然而，在使用了一個半世紀之后，石油制造了與環境污染和能源安全有關的新問題［1］。為解決上述問題，且考慮到自然資源枯竭和全球能源需求的快速增長，人們一直致力于用新的能源載體逐步替代化石燃料（石油、煤炭和天然氣）。 氫被認為是未來*廣泛使用的*有前景的燃料之一，主要是因為它是一種節能、低污染和可再生的燃料。氫能用途廣泛且清潔，并且考慮到環境利益，因此人們正在考慮利用可再生能源（如生物質能、風能、太陽能）和核能生產氫［23］。但是正如之前的鯨油和石油，目前缺乏對廣泛使用氫可能帶來的潛在問題的討論。每當引入任何新技術時，辨識和控制潛在的不良后果屬于倫理道德上的要求。誠然，對于氫來說，具有這種影響世界的潛力［1］。 全球研究機構正在研究和資助的與氫有關的戰略研究領域如下： 1）用現有工藝和新型工藝生產清潔氫氣； 2）存儲，包括混合存儲系統； 3）基本材料，包括用于電解槽、燃料電池和存儲系統的材料； 4）在全球范圍內制定法規和安全標準所需的安全和法規問題； 5）社會問題，包括公眾意識和向氫能經濟過渡的準備。 如果氫能在經濟上具有競爭力并與基礎設施連接，則氫可以成為一種有效的能量載體，從而在生產、分配和終端使用鏈中提供安全和環境可接受的能源系統。氫氣用于商業和工業用途已超過一個世紀，具有較好的安全記錄，例如煉油和化工過程，以及用于火箭推進，或者作為核沸水反應堆中的放射性分解副產物。工業界在化工廠安全處理危險材料方面具有豐富的經驗，在化工廠，只有接受過良好培訓的人員才能接觸到氫氣。然而，氫作為能量載體的廣泛使用將導致大眾使用氫能，因此需要研發相應的安全法規和技術［45］。 影響公眾接受氫的主要問題之一是氫裝置（生產和儲存單元）的安全性及其應用（例如，作為汽車燃料或家用）。與氫的使用相關的危害可分為生理性危害（凍傷和窒息）、物理性危害（部件失效和脆化）和化學性危害（燃燒或爆炸），主要危害是與空氣形成易燃或爆炸性混合物［67］。就歐洲國家而言，危險化學品裝置屬于SEVESO II指令（96/82/EC）范疇，用于控制涉及危險物質的重大事故危險。該指令中包含氫，該指令執行時所用的氫氣量比其他普通燃料都要嚴格［89］。 在*近的研究中，通過氫與其他燃料之間的理論［10］和計算［11］安全性比較，并未得出誰更安全的結論。歷史上氫氣的使用曾導致嚴重的事故，并產生重大的經濟和社會損失，提示人們在處理氫氣時需要加強安全措施［12］。當涉及預防損失和公共安全時，應指出安全措施的必要性。人們需要了解潛在危險，并確定涉氫裝置周圍的危險區域。 正如Guy［13］指出的那樣，氫主要是作為合成氣生產的，用于化學生產（如氨和甲醇），或者是作為副產品回收的，用于煉油廠。其進一步指出，盡管業界（特別是工業氣體公司）對氫氣的安全處理已廣為人知，但在公共領域使用氫氣可能會出現問題。本書表明，如果要實現所設想的氫經濟，必須深入理解并采取行動，以確保在所應用領域更安全地生產、儲存、分配和使用氫能。 本書其余部分按以下方式組織：第2章概述歷史上的氫能事故。第3章討論與氣相和液相中的危害相關的氫的各種性質。這些特性表現為生理、物理和化學危害將在第4章進行討論。與氫存儲設施和氫用作運輸燃料有關的危害和相應的風險分別在第5章和第6章進行討論。 第7章討論將本質安全設計原則［14］應用于氫安全領域。第8章介紹通過適當的安全管理系統改進氫氣的安全處理和使用的情況。第9章介紹一項獨*的工作，旨在促進氫氣作為能源的安全引入，并消除與安全相關的障礙，即歐洲氫能安全研發機構（HySafe）［15］。第10章闡述從歷史案例學到的經驗教訓，這些經驗教訓對于在所有領域（尤其是氫氣使用方面）進行安全改進都具有重要意義。 第11章討論氫對結構材料的影響這一重要問題。第12章的主題是氫安全領域的未來需求。*后，第13章概述了氫安全的各種準則和程序方法，第14章進行全書總結。 全書內容的排列順序旨在將氫安全的傳統觀點（即儲存和使用中的危險特性和工業風險）與管理和社會科學相關的同等重要但經常被忽視的安全方面進行整合（例如安全管理體系和安全文化）。希望本書對具有不同背景和經驗的各個領域的從業者和研究人員有所幫助。 參考文獻 ［1］Cherry， R.S.， A hydrogen utopia? International Journal of Hydrogen Energy，29，125，2004. ［2］Akansu， S.O.， Dulger， Z.， Kahraman， N.， and Veziroglu， T.N.， Internal combustion engines fueled by natural gas： hydrogen mixtures， International Journal of Hydrogen Energy，29，1527，2004. ［3］Rigas， F.， and Sklavounos， S.， Evaluation of hazards associated with hydrogen storage facilities， International Journal of Hydrogen Energy，30，1501，2005. ［4］Momirlan， M.， and Veziroglu， T.N.， Current status of hydrogen energy， Renewable and Sustainable Energy Reviews，6，141，2002. ［5］EUR 22002， Introducing Hydrogen as an Energy Carrier， European Commission， DirectorateGeneral for Research Sustainable Energy Systems，2006. ［6］Schulte， I.， Hart， D.， and van der Vorst， R.， Issues affecting the acceptance of hydrogen fuel， International Journal of Hydrogen Energy，29，677，2004. ［7］Dincer， I.， Technical， environmental and exergetic aspects of hydrogen energy systems， International Journal of Hydrogen Energy，27，265，2002. ［8］European Economic Community， On the Control of MajorAccident Hazards Involving Dangerous Substances， Directive 96/82/EC， Brussels，1996. ［9］Kirchsteiger， C.， Availability of community level information on industrial risks in the EU. Process Safety and Environmental Protection，78，81，2000. ［10］Institute of Chemical Engineers， Accident Database （CD form）， Loughborough， U.K.，1997. ［11］Taylor， J.R.， Risk Analysis for Process Plants， Pipelines and Transport， Chapman & Hall， London，1994，102. ［12］Center for Chemical Process Safety， Guidelines for Hazard Evaluation Procedures， American Institute of Chemical Engineers， New York，1992，69. ［13］Guy， K.W.A.， The hydrogen economy， Process Safety and Environmental Protection，78（4），324327，2000. ［14］Kletz， T.， and Amyotte， P.， Process Plants： A Handbook for Inherently Safer Design， CRC Press/Taylor & Francis Group， Boca Raton， FL，2010. ［15］Jordan， T.， Adams， P.， Azkarate， I.， Baraldi， D.， Barthelemy， H.， Bauwens， L.， Bengaouer， A.， Brennan， S.， Carcassi， M.， Dahoe， A.， Eisenrich， N.， Engebo， A.， Funnemark， E.， Gallego， E.， Gavrikov， A.， Haland， E.， Hansen， A.M.， Haugom， G.P.， Hawksworth， S.， Jedicke， O.， Kessler， A.， Kotchourko， A.， Kumar， S.， Langer， G.， Stefan， L.， Lelyakin， A.， Makarov， D.， Marangon， A.， Markert， F.， Middha， P.， Molkov， V.， Nilsen， S.， Papanikolaou， E.， Perrette， L.， Reinecke， E.A.， Schmidtchen， U.， SerreCombe， P.， Stocklin， M.， Sully， A.， Teodorczyk， A.， Tigreat， D.， Venetsanos， A.， Verfondern， K.， Versloot， N.， Vetere， A.， Wilms， M.， and Zaretskiy， N.， Achievements of the EC Network of Excellence HySafe， International Journal of Hydrogen Energy，36（3），26562665，2011. 第2章 氫氣事故回顧 工業和運輸部門已發生多起涉氫嚴重事故。重大事故致因包含以下類別［1］： 1）機械或材料失效； 2）腐蝕； 3）超壓； 4）低溫下儲罐脆性增強； 5）沸騰液體擴展蒸氣爆炸； 6）由于相鄰爆炸的沖擊波和破片影響而破裂； 7）人為失誤。 典型的事故數據庫，如聯合國環境規劃署和經濟合作與發展組織數據庫、MHIDAS（Major Hazard Incident Data
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