《氫安全工程基礎(chǔ)》由英國(guó)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(jìn)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(qiáng)。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(xiǎn)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(diǎn)燃的泄漏、氫氣在有限空間中的擴(kuò)散、氫氣混合物的點(diǎn)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(diǎn)。
【適讀人群】
《氫安全工程基礎(chǔ)》的目的在于傳播氫安全知識(shí),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(gè)非常重要的概念。氫安全貫穿氫氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、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(jìn)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(shí)作用,為氫安全工程應(yīng)用拓展了思路。
3. 本書對(duì)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(shí)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(jiān)定地走綠色低碳循環(huán)發(fā)展道路,實(shí)現(xiàn)碳中和,是實(shí)現(xiàn)我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展和建設(shè)現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的必然選擇,是積極推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的大國(guó)擔(dān)當(dāng)。我國(guó)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(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)。我國(guó)氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)導(dǎo)入期,并呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。截至2020年年底,我國(guó)燃料電池汽車?yán)塾?jì)銷量為7279輛,我國(guó)投入運(yùn)行的加氫站數(shù)量達(dá)到60座左右,優(yōu)勢(shì)地區(qū)示范運(yùn)行車輛的類型和范圍不斷擴(kuò)大,加氫基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)初具雛形。根據(jù)中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)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(guó)燃料電池汽車保有量將達(dá)10萬輛,加氫站數(shù)量達(dá)1000座;2035年燃料電池汽車保有量達(dá)到100萬輛,加氫站數(shù)量達(dá)5000座。然而在2019年,美國(guó)、韓國(guó)和挪威相繼發(fā)生氫安全事故,引發(fā)了業(yè)界對(duì)氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的擔(dān)憂和對(duì)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(chǔ)運(yùn)、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(xiǎn)品的屬性,我們?cè)跉淠芾玫倪^程中,對(duì)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(diǎn)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(huì)因此推遲商業(yè)化進(jìn)程。如何科學(xué)正確地認(rèn)識(shí)氫能利用中的安全問題,系統(tǒng)地了解氫氣事故演變的機(jī)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(shí)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(zhǎng),是國(guó)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!稓浒踩こ袒A(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(shí)的書籍。本書詳細(xì)介紹了氫安全的重要作用、氫氣的性質(zhì)與危險(xiǎn)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(kuò)散、點(diǎn)燃、微焰、射流火焰、爆燃和爆轟的理論知識(shí),并結(jié)合相關(guān)案例、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)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(shí)作用,為氫安全工程應(yīng)用拓展了思路。本書對(duì)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(shí)用和方便的參考書;本書可以較好地傳播氫安全知識(shí),適合對(duì)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(jì)大學(xué)汽車學(xué)院呂洪組織翻譯,周偉、張存滿、李爭(zhēng)、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(duì)。此書翻譯工作得到了中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)和英美資源貿(mào)易(中國(guó))有限公司
的大力支持,在此對(duì)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(jī)械、傳熱、流體力學(xué)、燃燒學(xué)等多學(xué)科,相關(guān)知識(shí)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(cuò)誤的地方,歡迎廣大讀者朋友們隨時(shí)提出寶貴的意見和建議,在此表示誠摯的謝意。
【作者簡(jiǎn)介】
弗拉基米爾·莫爾科夫(Vladimir Molkov)系英國(guó)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(zhǎng),是國(guó)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(shí)的書籍。
【譯者簡(jiǎn)介】
呂洪,同濟(jì)大學(xué)博導(dǎo)/副教授,現(xiàn)為國(guó)家燃料電池汽車及動(dòng)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?yàn)殡娊馑茪浼夹g(shù)、加氫站技術(shù)、車載儲(chǔ)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(guó)內(nèi)首座基于風(fēng)-光互補(bǔ)發(fā)電耦合電解制氫的70MPa加氫站和車載70MPa 四型儲(chǔ)氫系統(tǒng)。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人先后承擔(dān)包括國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家863項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中央高;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目和上海市科委重點(diǎn)專項(xiàng)等課題10余項(xiàng),至今已在國(guó)內(nèi)外專業(yè)學(xué)術(shù)期刊累計(jì)發(fā)表科技論文30篇,已獲得授權(quán)8項(xiàng)。獲中國(guó)汽車工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)(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(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)(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(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)(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(duì)氫技術(shù)的認(rèn)知
1.3氫安全的重要性
1.4危險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)、安全
1.5氫安全的研究進(jìn)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(shí)缺口與未來發(fā)展
第2章氫的性質(zhì)與危險(xiǎn)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(diǎn)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(dòng)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(kuò)散
6.1滲透氫在車庫中的擴(kuò)散
6.2壓力峰值現(xiàn)象
第7章氫氣混合物的點(diǎn)燃
7.1氫氣點(diǎn)火機(jī)制概述
7.2瞬時(shí)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(jiǎn)介
9.2氫氣射流火焰研究的歷時(shí)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(zhǎng)度關(guān)聯(lián)式
9.7火焰尖端位置和等效未點(diǎn)火射流濃度
9.8氫氣泄漏的間隔距離
9.9噴嘴形狀對(duì)火焰長(zhǎng)度的影響
9.10附壁射流對(duì)火焰長(zhǎng)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(jì)
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(cè)和傳感器
后記
鳴謝
附錄術(shù)語表
參考文獻(xiàn)