Seguritat d'hidrogen

La seguritat d'hidrogen cobrix la producció, maneig i us segur del hidrogen. L'hidrogen presenta desafius únics per la facilitat en que es produïxen fugues, ignició a baixa-energia, àmplia varietat de mescles aire-combustible, flotabilitat i la seua habilitat per a debilitar metals lo que es deu considerar per a assegurar operacions segures. El hidrogen líquit posseïx desafius adicionals per l'aument del seu densitat i extremadament baixes temperaturas que es necessiten per a mantindre-ho en estat líquit.

L'hidrogen és usat com una matèria primera en processos industrials incloent la producció d'amoni i metanol, i la refrigeració de generadors elèctrics en centrals de generació d'energia elèctrica. També és usat com a agent de saturació per a formació de sagí en olis insaturados, açò conduïx a la fabricació de margarina i olis en forma industrial.

Resum

Encara que l'hidrogen té moltes propietats útils, algunes tenen séries implicancias de seguritat:

• No té color, sabor o olor
• És extremadament reactiu en l'oxigen i uns atres oxidants
• Baixa energia d'ignició (un orde de magnitut inferior a la majoria dels atres gasos)
• Alta temperatura de la flama (dels gasos comuns, solament l'acetileno i el propà es cremen més calent)
• Flama invisible en condicions de llum diürna (per la baixa emisividad de la flama)
• Coeficient Joule-Thomson negatiu; el gas fugat es calent a sí mateix i pot encendre's solament
• El chicotet tamany molecular promou les fugues i la difusió
• Molt ampli ranc entre els llímits inferior i superior d'inflamabilidad en les mescles en aire
• Molt alta velocitat de flama
• Es pot difondre en i reaccionar en certs metals, l'hidrogen els torna fràgils
• El líquit criogènic a 20 kelvin és inclús més fret que el nitrogen, oxigen o argón congelats
• No recolza la vida (pot asfixiar)

Per un atre part, en el context de la seguritat, l'hidrogen és considerablement flotable i la carència de toxicitat, a banda de la d'asfixiar, treballa a favor seu.

Reglaments i estàndarts per a l'hidrogen

Els reglaments i estàndarts per a l'hidrogen són reglaments i estàndars aplicables als vehículs de cela de combustible, aplicacions de celes de combustible estacionarias i estàtiques de l'hidrogen.

Adicional als reglaments i estàndarts per als productes de les tecnologies d'hidrogen, existixen reglaments i estàndarts per a la seguritat de l'hidrogen, és dir per al maneig segur de l'hidrogen i del almagasenament d'este. L'Associació Nacional per a la Protecció contra el Fòc també ha publicat estàndars per a l'instalació de sistemes de celes de combustible estacionarias.

Directrius

L'actual estàndart de l'ANSI/AIAA per a les directrius de seguritat d'hidrogen és el AIAA G-095-2004, Guia per a la Seguritat d'Hidrogen i Sistemes d'Hidrogen. Com la NASA és un dels més grans usuaris d'hidrogen del món, estes varen evolucionar a partir de les directrius inicials de la NASA, la NSS 1740.16 (8719.16). Estos documents cobrixen tant els riscs provocats per l'hidrogen en les seues diferents formes com les formes de disminuir-los.

Ignició

Artícul principal → Energia mínima d'ignició.

• "Les mescles hidrogen-aire poden encendre's en una entrada d'energia molt baixa, es requerix 1/10 parts per a encendre una mescla de gasolina-aire. Per eixemple, un chispazo invisible o produït per l'estàtica d'una persona pot causar l'ignició".

• "Encara que la temperatura de autoignición de l'hidrogen és més alta que la majoria dels hidrocarburs, l'energia d'ignició més baixa fa que l'ignició de les mescles d'hidrogen en aire siguen més provables. L'energia mínima per a provocar l'ignició a pressió atmosfèrica és d'aproximadament 0,02 milijoules".

Mescles

• "Els llímits de inflamabilidad basats en el volum percentual de l'hidrogen en l'aire a 14,7 psia (1 atm, 101 kPa) són 4,0 i 75,0. Els llímits de inflamabilidad basats en el volum percentual d'hidrogen en oxigen a 14,7 psia (1 atm, 101 kPa) són 4,0 i 94,0".
• "Els llímits de detonabilidad de l'hidrogen en aire són de 18,3 a 59 per cent per volum"
• "Les flames en i al voltant d'un conjunt de canonades o estructures pot crear turbulència que causa que una deflagració evolucione en una detonació, inclús en l'absència de confinament brut".

(En comparació: el llímit de deflagració de la gasolina en aire és d'1,4–7,6%; del acetileno en aire, 2,5% a 82%)

Fugues

• Fugues, difusió i flotabilitat: estos perills resulten de la dificultat de contindre a l'hidrogen. L'hidrogen es difon extensivamente i quan ocorre un derrame líquit o una gran lliberació de gas, es forma una mescla inflamable que es dispersa a una considerable distància del lloc del derrame.
• L'hidrogen, tant en estat líquit com a gaseós, és particularment procliu a les fugues per la seua baixa viscosidad i baix pes molecular (la propietat de fugues és inversamente proporcional a la viscosidad). Per sol a la seua baixa viscosidad, la taxa de fuga de l'hidrogen líquit és aproximadament 100 voltes la del combustible JP-4, 50 voltes la de l'aigua i 10 voltes la del nitrogen líquit.
• Les fugues d'hidrogen poden provocar combustió a taxes de fluix molt baixes, tan baixes com 4 micrograms/segon

Hidrogen líquit

• "L'aire atmosfèric condensando i solidificado, o traces d'aire acumulat en la fabricació, contaminen al hidrogen líquit, formant una mescla inestable. Esta mescla pot detonar en efectes similars a aquells produïts pel trinitrotolueno (TNT) i atres materials altament explosius"

L'hidrogen líquit requerix una complexa tecnologia d'almagasenament tals com a contenidors especials termalmente aïllats i requerix d'un maneig especial comú a totes les substàncies criogèniques. Açò és similar a, pero més sever que en l'oxigen líquit. Inclús en els contenidors termalmente aïllats és difícil mantindre tan baixa temperatura, l'hidrogen gradualment s'escaparà. Açò succeïx normalment a una taxa d'evaporament d'un 1% per dia.