Пять характеристик водорода
2025-08-03
Основные характеристики водорода:
1. Легкость утечки и диффузии
Молекулы водорода малы и легко просачиваются через трещины и поры. Кроме того, водород имеет более высокий коэффициент диффузии, чем другие газы. После утечки он быстро распространяется вверх и в стороны, быстро перемещаясь в пространстве во многих направлениях и смешиваясь с воздухом.
2.Воспламеняемость:
Водород – чрезвычайно огнеопасный газ с температурой вспышки всего 574 °C. Существует множество источников возгорания, способных вызвать возгорание, включая механические искры от быстро закрывающихся клапанов, электростатические разряды от незаземленных сажевых фильтров, искры от электрооборудования и нагревательных приборов, частицы катализаторов и удары молнии вблизи вентиляционных отверстий. Эти источники возгорания должны быть устранены или изолированы соответствующими средствами.
3. Дефлаграция:
Взрыв парового облака, образованного водородом и воздухом, представляет собой детонацию – нестабильный процесс. В процессе горения пламя непрерывно ускоряется, иногда превышая скорость звука, образуя детонационную волну. Диапазон взрывоопасной концентрации водорода в воздухе составляет от 4% до 75% по объёму; его объёмная доля должна поддерживаться ниже 4%, чтобы избежать взрыва. При взрыве в замкнутом пространстве (например, в бортовом резервуаре для хранения водорода) давление может мгновенно превысить начальное в несколько или даже в десятки раз. Поэтому бортовые системы хранения водорода обычно оснащаются предохранительными устройствами.
4. Тушение:
Трудность тушения, также известная как срыв пламени, возникает, когда молекулы с достаточной энергией или энергией активации удаляются из зоны горения за счет теплопередачи, работы расширения и других средств. Водородное пламя трудно потушить. Например, большое количество распыляемой воды может усугубить нестабильность горения смеси водорода и воздуха из-за водяного пара, усиливая горение. По сравнению с другими горючими газами, водород имеет самое короткое расстояние гашения, всего 0,64 мм, что составляет одну треть расстояния гашения бензина. Из-за риска повторного воспламенения и взрыва обычно необходимо прекратить подачу водорода перед тушением водородного пожара.
5. Водородное охрупчивание
Водородное охрупчивание происходит, когда водород под высоким давлением растворяется в металле и, когда концентрация достигает локального насыщения, вызывает снижение пластичности металла, вызывая трещины или даже разрывы. На это влияют такие факторы, как температура и давление окружающей среды, чистота и концентрация водорода, время воздействия, а также напряженное состояние материала, физико-механические свойства, микроструктура и состояние поверхности. Неправильное использование материалов также может легко привести к водородной хрупкости. Поэтому металлические материалы, используемые в водородной среде, должны обладать хорошей совместимостью с водородом, и для этого требуется проведение испытаний на совместимость с водородом.
