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| 編輯推薦： |
1.国际氢能协会副主席，我国氢能行业知名专家毛宗强教授领衔编著。
2.市面上仅有的一部氢安全方面的专著
3.从氢能利用的全流程包括氢气生产、储存、运输、使用等多个环境阐述氢安全使用技术，系统性强。
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| 內容簡介： |
《氢安全》介绍氢气利用过程中的安全原理、策略，为目前国内外日益高涨的氢能健康利用提供安全理论保障。按照氢能利用的全流程从氢制取、储运、应用和氢能基础设施等环节阐述全氢产业链的安全问题及其对策。
本书还介绍了有关氢安全的基础知识，涉及氢泄漏扩散、氢火灾爆炸、氢与材料相容性、氢风险评估、氢安全仪器设备和标准规范等，以及氢安全的国际国内现状与发展方向。
全书内容丰富,系统性和科学性强，适合从事或准备进入氢能行业的企业家、投资家，政策决策者，工程技术人员阅读,也适合高校和研究院所的教师、研究人员和学生参考,还可供从事能源领域的工程管理人员参考。
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| 目錄：
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第1章氢安全基础1
1.1氢气性质1
1.1.1氢安全基本特性1
1.1.2点火源3
1.1.3氢燃烧极限4
1.2氢安全通则7
1.3氢事故种类7
1.3.1氢泄漏扩散8
1.3.2氢火灾11
1.3.3氢爆炸16
1.4氢脆27
1.4.1氢脆机理27
1.4.2氢脆类型27
1.4.3氢脆导致力学性能劣化28
1.4.4氢脆的主要影响因素28
1.4.5氢脆的防控28
1.5氢风险评估28
1.5.1定量风险评价方法概述29
1.5.2风险矩阵计算29
1.5.3场景模型29
1.5.4气态氢泄漏扩散的频率30
1.5.5后果模型31
1.5.6伤害和损失模型31
1.5.7事故频率和概率数据32
参考文献34
第2章氢气生产安全36
2.1水电解制氢安全36
2.1.1水电解制氢过程安全性分析37
2.1.2水电解制氢系统的安全体系39
2.2重整制氢安全41
2.3氢气提纯安全44
2.3.1氢气提纯的方法44
2.3.2氢气纯度对安全性的影响46
2.4液氢生产安全46
2.4.1液氢生产46
2.4.2液氢储存与运输50
2.4.3液氢装卸56
参考文献58
第3章氢储运安全60
3.1氢压力容器安全60
3.1.1固定式氢压力储罐60
3.1.2车用轻质高压氢气瓶63
3.2氢输送管道安全66
3.2.1氢气管道安全66
3.2.2掺氢天然气管道安全68
3.3氢储运设备风险评价71
3.3.1风险评价方法71
3.3.2风险控制策略73
参考文献74
第4章氢燃料电池及系统安全77
4.1氢燃料电池氢气的安全性77
4.2燃料电池汽车氢系统的安全性77
4.2.1材料安全防护78
4.2.2元器件防护79
4.2.3氢系统安全防护79
4.2.4氢系统安全监控80
4.2.5碰撞安全防护81
4.2.6日常安全维护81
4.3燃料电池车载氢系统安全性现状82
4.3.1加氢系统83
4.3.2供氢系统84
4.3.3储氢系统86
4.3.4燃料电池系统氢气子系统91
4.4燃料电池堆的安全性91
4.4.1正常和非正常运行条件下的特性92
4.4.2管路和管件装配93
4.4.3接线端子和电气连接件93
4.4.4安全监控方法94
4.5电安全98
4.5.1高压互锁的设计98
4.5.2碰撞保护及绝缘检测设计98
4.5.3手动隔离开关100
4.5.4调试状态及漏电检测设计100
4.6直接甲醇燃料电池安全100
4.6.1通用安全要求100
4.6.2物理环境与运行条件101
4.6.3材料安全要求102
4.6.4泄漏安全要求102
4.6.5废气排放要求及防护措施102
4.6.6电气安全要求103
4.6.7高温暴露103
4.6.8振动103
4.6.9跌落103
4.6.10湿度104
4.6.11淋雨104
参考文献104
第5章氢燃料电池车安全105
5.1引言105
5.2氢气安全107
5.2.1氢气扩散特性107
5.2.2氢气燃烧爆炸时的危害107
5.3车辆设计安全108
5.3.1氢气安全的设计指南108
5.3.2氢气安全的试验方法109
5.3.3高压防护111
5.3.4保护机构的设计113
5.4生产阶段的安全管理114
5.4.1车载式诊断装置的开发114
5.4.2单体试验114
5.4.3模块试验、整车试验115
5.5车辆运输安全115
5.5.1船舶运输115
5.5.2铁路运输115
5.6使用阶段的安全措施116
5.6.1报警、诱导、通报116
5.6.2对于修理业人员的指导116
5.6.3定期检查制度116
5.7多种使用场景下的事故与危害118
5.7.1氢气泄漏事故可能发生的场景与危害118
5.7.2安全研究机构与设施118
5.7.3研究实例119
5.8社会安全管理体系的建立123
5.8.1对使用者进行教育驾驶培训制度123
5.8.2社会教育123
5.8.3对监督和管理者实施教育消防当局、行政机关123
5.8.4检查部门设备的整备124
5.8.5监督部门的重组124
5.9总结与建议126
5.9.1总结126
5.9.2建议127
参考文献127
第6章氢燃料电池船舶安全128
6.1氢燃料电池船舶安全规范和设计原则128
6.1.1氢能安全标准规范128
6.1.2船舶气体燃料规范129
6.1.3氢安全设计原则129
6.2氢燃料电池船舶布置安全性设计130
6.2.1船体布置安全性原则130
6.2.2燃料舱130
6.2.3燃料电池室131
6.2.4空气闸131
6.3材料安全性132
6.4压力容器和管路安全性设计132
6.4.1压力容器132
6.4.2管路系统132
6.4.3排气系统133
6.4.4气体传输部件134
6.5供氢系统安全设计134
6.5.1氢气储存134
6.5.2氢气加注135
6.6消防安全设计135
6.6.1防火135
6.6.2灭火136
6.6.3火灾探测和报警系统136
6.7电气系统安全性设计136
6.7.1危险区域划分136
6.7.2危险区域内的电气设备和电缆选型137
6.8监控系统和安保系统设计138
6.8.1概述138
6.8.2监控系统139
6.8.3安保系统140
参考文献140
第7章氢其他应用安全141
7.1氢氧混合发生器141
7.1.1氢氧混合发生器概况141
7.1.2氢氧混合发生器安全要求143
7.2氢锅炉149
7.2.1氢锅炉概况149
7.2.2氢锅炉安全要求151
7.3氢燃气轮机151
7.3.1氢燃气轮机概况151
7.3.2氢燃气轮机安全要求153
参考文献154
第8章加氢站安全155
8.1加氢站安全设计155
8.1.1安全设计理念及相关标准155
8.1.2加氢站站址选择和平面布置要求156
8.1.3加氢站关键设备的安全考量159
8.2加氢站安全运行与事故防范164
8.2.1安全运行管理体系164
8.2.2事故应急防范166
8.3加氢站风险评价167
8.3.1加氢站定性风险评价168
8.3.2加氢站半定量风险评价169
8.3.3加氢站定量风险评价169
8.4加氢站风险评价案例176
8.4.1大连加氢站定量风险评价176
8.4.2日本加氢站定性风险评价182
参考文献187
第9章氢安全监测与设备188
9.1氢气异嗅剂188
9.1.1异嗅剂的两个重要量化参数188
9.1.2常用异嗅剂189
9.1.3现有氢气异嗅剂的局限性190
9.1.4小结192
9.2氢气传感器192
9.2.1氢气传感器类型192
9.2.2氢气传感器的要求194
9.2.3常用的氢气传感器工作原理195
9.2.4小结198
9.3氢气报警装置198
9.3.1氢气报警装置的分类198
9.3.2氢气报警装置的标定校准要求201
9.3.3氢气报警点设置201
9.3.4小结202
参考文献202
第10章国际氢安全标准法规概况及发展204
10.1国际氢安全组织204
10.2国际氢安全会议210
10.3国际氢安全法规与标准212
10.3.1GTR法规212
10.3.2国际标准化组织（ISO）在氢安全标准方面的工作217
10.3.3美国氢安全法规及标准223
10.3.4欧洲氢安全标准与法规229
10.3.5日本氢安全法规与标准233
10.4国际氢安全数据库236
参考文献238
第11章我国氢安全管理机构与国家标准240
11.1我国与氢相关的政府部门240
11.2我国的氢安全最高管理机构241
11.3危险化学品目录243
11.4我国有关氢安全国家标准246
参考文献247
第12章氢安全伦理249
12.1氢安全伦理概念251
12.1.1氢伦理介绍251
12.1.2氢安全伦理基本内容252
12.1.3氢安全伦理主要基础253
12.1.4氢安全伦理基本关系254
12.1.5氢安全伦理承担主体257
12.1.6氢安全伦理学在安全伦理学中的地位258
12.2氢安全伦理的重要性259
12.2.1安全伦理的缺失导致生产事故频发259
12.2.2氢安全伦理对安全的指导作用260
12.2.3加强氢安全伦理宣传和教育，保障氢安全261
参考文献262
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| 內容試閱：
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1.氢能安全的重要性
目前，氢能在中国和全球的能源革命中显露头角，日本、韩国、美国、德国、澳大利亚等不少国家和国际团体、机构颁布了氢能规划。全世界氢燃料电池车保有量已经超过万辆，加氢站数百座。如世界氢能委员会就预测2050年氢能将贡献世界能源的18%，减排60亿吨二氧化碳，创造2.5万亿美元的产值，提供3000万就业岗位。
我国是氢能的积极倡导者、执行者。我国制氢规模已居世界首位，20余座城市开通氢燃料电池汽车示范，总运行氢燃料电池卡车和大巴车辆超过3000辆，加氢站数量排名世界第四。30多个城市发布省市级氢能发展规划。氢能利用正处于上升阶段。
然而，近期氢能的安全却频频亮起红灯。过去一年中发生多起氢能安全事故，造成人员伤亡和财产损失。
2019年5月23日傍晚，位于韩国江原道江陵市大田洞科技园区工厂的氢气罐在试验过程中突然发生爆炸，造成2人死亡、6人受伤。2019年6月1日下午，位于美国加州圣克拉拉诺曼大道1515号的一个加氢站发生爆炸，距离爆炸现场几英里（1英里=1609.344米）外的目击者感受到了爆炸的冲击波，所幸本次事故并未造成人员伤亡。2019年6月10日下午，在挪威首都奥斯陆附近的桑维卡地区，由Uno-X公司运营的一家毗邻大型购物中心的加氢站发生了爆炸事件，爆炸造成两人受伤。挪威加氢站发生爆炸的根本原因已查明，是高压储存装置中氢罐的一个特殊插头的装配错误所导致的。安全咨询公司Gexcon的初步调查显示，事故的起因是高压储存装置的一个储罐的插头发生了氢气泄漏,这次泄漏产生了氢气和空气的混合物，并被点燃爆炸。2019年12月12日下午，美国威斯康星州沃克斯沙市（Waukesha）埃尔加斯（Airgas）公司的氢气存储区域发生了爆炸事件，并明显起火。
2020年4月7日8时36分，美国北卡罗莱纳州朗维尤镇一家氢燃料工厂（One H2工厂）发生爆炸事故，造成周边多处住宅受损，但幸运的是未造成人员伤亡。事故原因在调查中。
这些氢安全事故给正在发展的氢能利用敲响了警钟。关于安全的著名法则海恩法则指出：每一起严重事故的背后，必然有29次轻微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隐患。海恩法则说明：任何一个事故都是有原因的，有先兆的。任何一个事故都是次级事故隐患不断积累的结果，因此防微杜渐，将安全隐患消灭在萌芽之中，则安全是可以保证的。氢安全也不例外，只要制定科学的规章制度，严格遵循，是能够保证氢安全的。
用于安全管理的另一定律是墨菲定律。该定律指出：做任何一件事情，如果客观上存在着一种错误的做法，或者存在着发生某种事故的可能性，不管发生的可能性有多小，当重复去做这件事时，事故总会在某一时刻发生。也就是说，只要发生事故的可能性存在，不管可能性多么小，这个事故迟早会发生。简言之，墨菲定律指出事故不可避免。 墨菲定律是一种客观存在。要在氢安全领域防范墨菲定律指出的可能导致的恶性后果，人的行为是重要因素。
2.氢能发展需要氢能安全
凡是能源材料，如木材、煤炭、天然气、原油和电力等都有能源安全问题。能源安全来源于能源原料本身的物理、化学性质和人为的管理方式方法。氢气用作化工原料已经有上百年历史，专业人士已熟练掌握氢的习性和管理方法。但是氢气作为二次能源或能源载体出现在能源领域是近几十年的新事物，氢气用于氢燃料电池车的运行、加氢站的运行都有别于先前在化学工业中的应用，有必要扩大宣传氢在不同领域的安全知识。另外，与先前只有专业人士接触氢的化工应用不同，新的能源应用领域，氢气作为能源走向千家万户，万千大众使用氢能交通工具，普通民众对氢能则比较陌生，急需普及氢安全知识。
自笔者1993年从事氢能研究开始，一直关注氢的安全。也有机会看到国外大量的氢安全的文献和著作，而我国氢安全资料则十分缺失。2015年担任全国氢能标准化技术委员会（SACTC 309）主任委员和国际标准化组织氢能标准技术委员会（ISOTC197）副主席之后，便萌生编著中文氢安全书，让更多的人们了解氢安全，安全使用氢能。受化学工业出版社委托，笔者邀请了一批我国产业界和学术界的氢能专家，从各自熟悉的层面撰写氢安全知识，呈现给我国公众，以期帮助读者更多地了解氢安全。
本书从氢能基本性能入手，对氢的基本性质以及氢气的生产、储存、运输和使用各环节的安全都加以介绍。首先介绍了氢安全的普遍性知识、氢气测量原理。在制氢部分介绍了水电解制氢、化石能源重整制氢的安全问题；在氢储存部分介绍了高压气体储存、金属储氢体系和具有近期愿景的液氢安全。没有提及有机液体加氢脱氢过程，没有提及绿氢制甲醇和绿氢制氨气过程，因为这一操作犹如石油化工加氢脱氢单元操作，已经广为工程技术人员所熟知。 在氢能的储运部分，介绍了高压氢气输运、含氢合金储运和液氢运输的安全问题。在氢能应用部分，重点介绍了燃料电池的氢安全，特别是氢燃料电池车辆的安全。氢燃料电池船舶也将是氢在交通领域的重要应用，故特别列出，单独成章。加氢站是发展氢能交通的关键，特别列出专门一章，予以相应介绍。氢的非燃料电池应用也是氢的另一重要应用方面，本书设章讨论了氢锅炉、氢燃气轮机和氢氧混合气发生器的氢安全问题。氢管理与法规、标准是保障氢能安全的重要方面，特别撰写了国内外氢能管理机构和标准，希望给读者一个完整的氢安全图画。
正如墨菲定律所强调的人是保障安全的重要因素，人受思想、道德、伦理支配，为此本书最后列出氢安全伦理供读者参考。氢安全伦理是作者在国内外首次提出，并作较为系统的阐述。氢安全伦理是氢伦理的重要组成部分，氢伦理是应用伦理学新芽，是指氢在其全产业链氢制备、储运和使用过程中应该遵循的道理和准则，以及氢与人、氢与社会、氢与环境之间应该遵循的道理和准则。诚挚欢迎读者思考与批评本书第十二章氢安全伦理，共同助力氢伦理发展、成长。
本书结构与作者如下：
第1章氢安全基础（合肥工业大学王昌建 李权 於星）
第2章氢气生产安全（张家港氢云新能源研究院有限公司魏蔚 严岩 王学圣）
第3章氢储运安全（浙江大学花争立 刘自亮）
第4章氢燃料电池及系统安全（武汉理工大学潘牧 李赏）
第5章氢燃料电池车安全（清华大学张剑波 小野圭 李红）
第6章氢燃料电池船舶安全（同济大学马天才 范晶 朱东）
第7章氢其他应用安全（毛宗强 毛志明）
第8章加氢站安全（潘相敏 梁阳 李冬梅）
第9章氢安全监测与设备（清华大学高帷韬 王诚 雷一杰）
第10章国际氢安全标准法规概况及发展（国家电力投资集团有限公司常华键 李涛 陈炼）
第11章我国氢安全管理机构与国家标准（北京华氢科技有限公司毛志明）
第12章氢安全伦理（清华大学毛宗强）
应该指出，一些有前景的氢能技术，如氢气地下储气井、太阳液体燃料（绿氢与二氧化碳制造绿色甲醇）、太阳气体燃料（绿氢与氮气制造合成氨气）、氢能飞机等由于篇幅限制，这次编写未能列入，留待以后补充。
3.如何使用本书？
本书定位于氢安全，是宣传氢安全、介绍氢安全的入门书，对于读者有很好的参考价值。对于氢能工程人员，在具体承接氢能项目和工程时，则可依据本书指引，对有关项目的氢安全有初步了解之后，再进一步查阅、参考相应的国家标准和规范，严格执行。氢能标准和法规会不断修正、更新，读者得到本书的提示后，还需查阅最新资料，以确保所承担的项目符合最新的国家法规和标准。
4.致谢
本书编写过程中得到许多专业人士的帮助，特别感谢积极支持氢能的中国工程院副院长、车辆工程专家钟志华院士，知名火灾安全科学与工程专家范维澄院士热心为本书作序。
本书编著者衷心感谢氢能产业的广大拓荒者和参与者，你们辛勤的劳动、得到的实践经验和总结为各位作者提供了基本信息。特别是上海华西化工科技有限公司纪志愿、吴芳和燕巍提供了有关氢安全监测与设备的资料，感谢雪人股份有限公司、浙江大学郑津洋教授和中日氢能系统共性问题合作研究（编号 2018YFE0202000）的专家支持。
本书编写期间，适逢新型冠状病毒疫情肆虐全国。感谢清华大学图书馆、核研院和家人的支持，使我跨界完成氢安全伦理的初稿。
本书编著者感谢化学工业出版社责任编辑和她同事们的辛勤劳动，使本书高质量与读者见面。
本书编著者还借此机会致谢清华大学-张家港氢能与先进锂电技术联合研究中心的资助，使本书顺利出版。
氢安全是内容广博而不断更新的重要课题，在本书编写过程中，编者尽量收集国内外最新资料，力求叙述准确明了。由于编者水平有限，书中难免存在不妥和疏漏之处，恳请读者批评指正。
毛宗强
2020年3月2日
清华大学荷清苑
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