前言
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（SAC/TC 309）”主任委员和“国际标准化组织氢能标准技术委员会（ISO/TC197）”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。
2020年3月2日
清华大学荷清苑