2.3.2　氢气纯度对安全性的影响

通过氢气的物理特性得知，氢气可以燃烧的体积浓度范围介于4%～75%，因此当氢气纯度被提纯至>99%阶段时，只要防止空气渗入管道内或储氢瓶罐内，气态氢系统内部不会有燃烧或者爆炸的风险。

后面的章节会提到液氢生产，其原料气对氢气的纯度会有更高的要求。这是因为液氢温度低至20K左右，除氦以外所有来自原料氢的气体杂质会在氢气的液化过程中凝固，可能造成液化工艺系统管道堵塞[10]。特别是氧的固化与集聚，还可能引起系统节流阀和临近管路的爆炸。该类事故多有先兆，例如流动不畅、管路产生压差等，一般在阀门晃动或流速改变后发生，既有开车后2～3天发生爆炸的案例，也有数月后发生的案例[11，12]。这是因为氧在液氢中的溶解度极小，固氧刚开始会形成比较细小的结晶，可随氢的气、液两相流移动，并冻在管道的粗糙表面上和阀门的凹凸处。固氧冻结导致节流阀的堵塞，开关阀门使得固氧被粉碎而冲开堵塞处，此时阀门流速骤变，瞬间摩擦和冲击使得固氧颗粒（或富氧固空颗粒）与氢的混合物产生反应而发生爆炸[13，14]。爆炸大多发生在低于氢临界温度下的阀门和附近管道，往往是在强行开启固氧堵塞的阀门时发生爆炸[15]。

因此原料氢气纯度对于液氢系统的安全性具有非常重要的影响。氢液化装置入口处原料氢气中杂质的含量应符合GB/T 3634.2的有关规定，见表2-4。

表2-4　液化装置入口氢气技术指标

注：含量均为体积分数。