2.1.1　水电解制氢过程安全性分析

氢气本身是易燃易爆性气体，主要威胁来自氢气和助燃物质混合达到爆炸（爆轰）极限，发生爆炸（爆轰）产生冲击波或热辐射、碎片等对周围建筑物和人身安全有很大伤害，此外还有腐蚀、窒息、碱液灼烫、机械伤害和触电等危险因素。

通过对电解水制氢过程的研究发现，氢气制取过程中存在的安全性问题通常与氧气混合有关。由于氢气点火能量低、常温下膨胀升温效应明显，而收集氢用的压缩机工作压力高，高压氢气突然扩散传播和喷射可以引发自燃，因此压缩收集阶段的安全性问题通常与氢气泄漏有关[2]。制氢过程中可能引发安全事故的情况见表2-1。

表2-1　电解水制氢系统主要单元设备危险性

①碱性水电解装置。
　　②质子交换膜水电解装置。

综上，电解槽、气体分离机、气体洗涤设备等均有可能发生安全事故，水电解制氢系统相关设备必须严格按照规范设置，严格控制系统温度；所用原料水需按规定进行过滤，控制碱液浓度和循环量，定期对电解槽进行维护，保证氢气纯度。

电解槽电解生成的氢气和氧气分别汇总于氢气总管和氧气总管导出，并将收集来的高温高湿的氢气冷却、干燥、纯化、压缩升压后，充装进缓冲罐或氢气罐存储。如果要回收电解产生的氧气，必须设氧中氢自动分析和手动分析仪，还应设氧中氢含量报警装置。现场的电气仪表必须符合《爆炸危险场所电气安全规程》规定，防爆等级不低于ⅡCT3防护等级；管路采用法兰连接时应采用软金属和金属缠绕垫以防止静电，管路应进行压力试验和气密性试验合格。氢气收集过程中可能引发的安全事故以及可采取的安全防范措施见表2-2。

表2-2　氢气压缩收集过程中的不安全因素汇总

可以看出，高压氢气突然扩散传播和喷射可以引发自燃，主要集中在氢气压缩过程，而在缓冲、过滤和干燥过程中不存在较大的安全性问题。在保证氢气纯度达到要求的基础上，确保连接管路和阀门的密封性是确保收集过程安全的重要手段。