桑迪亚国家实验室的研究人员进行的一项研究得出的结论是,加利福尼亚州的一些现有加油站可以安全地储存和分配氢气,这表明更广泛的加氢站网络可能已经触手可及。
该报告审查了加利福尼亚州的70个商业加油站,并试图根据2011年发布的国家消防协会(NFPA)氢技术代码确定哪些(如果有的话)可以整合氢燃料。
该研究确定,参与该研究的70个加油站中有14个可以很容易地接受氢燃料,而另外17个加油站可能会接受氢气并进行性能扩展。根据2005年以前的NFPA规范要求,现有的加油站都不能轻易接受氢气。
目前的代码,称为NFPA2,为压缩气体或低温(低温)液体形式的氢气的产生,安装,储存,管道,使用和处理提供基本保障。
这项工作与氢能加油基础设施研究和站技术(H2FIRST)保持一致,这是由能源部能源效率和可再生能源办公室建立的一个新项目。
科学,风险分析可以加速H2站的部署
桑迪亚氢能项目经理DanielDedrick表示,制定有意义的,以科学为基础的防火规范和测定,如报告中所述,将有助于加快氢系统的部署。“这项工作表明,我们可以通过专注于科学,风险知识的方法来减少不确定性并避免过度保守地限制商业氢燃料装置。
“事实证明,能够携带氢气的加油站的数量可以量化,”Dedrick补充道。“我们现在知道,如果我们在一个关注氢气真实行为的合理技术框架内检查安全问题,我们就可以建造更多的加氢站。”
桑迪亚的氢安全,规范和标准计划是由能源部燃料电池技术办公室资助的各种活动组合,为制定和修订氢基础设施的安全规范和标准提供技术基础,包括NFPA2规范。
该研究的重点是加利福尼亚州,其加氢站比其他任何州都多。桑迪亚检查的代码中的一个关键因素是为基础设施提供燃料所需的间隔距离,包括燃油加油机,进气口和储罐以及储存设备。该代码定义了这些组件与公共街道,停车场,现场便利店和场地周边线之间所需的距离。
Dedrick说,由于存在易燃液体和气体,所有加油设施都容易起火。据NFPA称,2004-2008年间,常规加油站每年发生5000多起火灾和爆炸事件。“无论你是用汽油,压缩天然气还是氢燃料填充你的汽车,加油设施首先必须考虑安全设计和操作,”他说。
“例如,如果加油站有氢气泄漏,并且在氢气点燃的情况下,我们需要了解火焰的行为方式,以便在典型的加油站内维持和控制它,”桑迪亚氢能和冶金科学集团经理ChrisSanMarchi。他说,必须科学地了解这些火焰和其他潜在危险的行为,才能正确确定和减轻安全风险。
“我们对家中和街道上的天然气风险感到满意,”SanMarchi指出。“我们希望对我们的油箱和街角的氢气安全性充满信心。”
SanMarchi说,燃烧研究设施的桑迪亚研究人员多年来研究和模拟了内燃机的复杂工作,以及最近的氢行为及其对材料和发动机部件的影响。桑迪亚关于氢的物理行为和与氢燃料相关的风险的工作所获得的知识为修改NFPA2氢装置代码中的间隔距离提供了科学依据。
H2加油站可以比加油站安全或更安全
根据以前的规范,几乎没有氢燃料电池站可以安置在现有的站点。圣马奇说,原因很简单:这些代码是通过“基于专家意见的流程”开发的,而不是桑迪亚研究人员开发的风险知识流程,现在在代码中使用。之前的代码是针对工业环境中的易燃气体开发的,与加油站的氢燃料相比,它具有不同的风险。
“因此,代码中规定的距离比我们现在知道的要大得多,”SanMarchi说。他补充说,用于制定新NFPA规范的风险指标是,接受氢燃料的电站需要被证明比仅汽油电站更安全或更安全。
他说,根据新规范,一些加油站仍可能无法接受氢气,因为加油站的批量差异很大,许多较小的地点-特别是密集的城市地区-无法正确配置。
“某些较小的加油站,尤其是城市中的加油站,具有不寻常的形状,无法适应正确的间隔距离,”SanMarchi说。例如,他说,携带氢气的高压油箱与物业边界之间所需的距离对于“瘦”站或楔形地段来说太大了。SanMarchi表示,虽然较大的地块在当前环境中自然会更好地运作,但仍有机会开发风险缓解措施,从而可以更广泛地部署加氢站。
增强基于性能的氢代码部分
桑迪亚的下一个目标之一是与所有各方合作,密切关注NFPA2代码中未充分利用的基于性能的部分,而不是专注于刚性距离要求的基于规范的要素。
“虽然代码的规定部分通常是实施的,但也有代码的部分允许使用更多的风险分析来优化加油设施,”SanMarchi说。他表示,如果车站开发商和其他公司采用更加基于性能的方法,更多现有加油设施将能够整合氢气系统并支持正在发展的燃料电池电动车市场。
桑迪亚也正在开发一种风险信息方法,以缩短加油站液氢储存的间隔距离,因为目前的努力只检查了气态氢的分离距离。液态氢是有吸引力的,因为它比气态氢占用更少的空间,并且允许加油站容纳更多数量的燃料电池电动车辆。然而,存在与安装在小型房屋上的液体系统所需的低温相关的其他问题。
“我们需要做更多的实验和建模工作来理解和评估液态氢的科学和物理,”SanMarchi说。“通过定量评估风险,我们相信我们可以像使用气态氢一样缩短液氢代码所需的间隔距离。这可能会导致更多的加油站能够接受氢气并支持氢气的持续增长。燃料电池电动车市场。“