ความปลอดภัยของไฮโดรเจน

ความปลอดภัยของไฮโดรเจน (Hydrogen Safety) หมายถึงความปลอดภัยในการผลิต การจัดการและการนำไปใช้ เนื่องจากมันรั่วไหลง่าย จุดประกายได้ง่าย เบาและกัดกร่อนวัตถุอื่น ๆ ยิ่งถ้าเป็นของเหลว มันจะมีความหนาแน่นสูงและไม่เสถียรที่อุณหภูมิต่ำ สรุปแล้ว สิ่งที่ควรระวังคือ
*ไม่มีสีไม่มีกลิ่น
*ใข้พลังงานในการจุดประกายไฟต่ำ
*ให้เปลวไฟอุณหภูมิสูง
*ไม่สามารถเห็นเปลวไฟได้ในเวลากลางวัน
*แก๊สที่รั่วติดไฟได้เอง
*ขนาดโมเลกุลเล็กมากทำให้รั่วไหลได้ง่าย กระจัดกระจายง่าย
*ข้อจำกัดของความสามารถลุกเป็นไฟในส่วนผสมกับอากาศมีพิกัดกว้างมาก‎
*สามารถกระจายเข้าไปในสารอื่นและกัดกร่อนสารนั้น
*ของเหลวที่ 20K มีภาวะเย็นยิ่งยวด เย็นกว่าไนโตรเจน อ๊อกซิเจนหรืออาร์กอน
*ไม่ช่วยดำรงชีวิต (ทำให้ขาดอากาศหายใจ) แต่ไม่เป็นพิษ

**Hydrogen codes and standards**
ใช้สำหรับยานพาหนะที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิง, การใช้งานกับเซลล์เชื้อเพลิงที่อยู่กับที่และงานที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงเคลื่อนที่ และผลิตภัณฑ์ที่ใช้ไฮโดรเจนเทคโนโลยี เพื่อความปลอดภัยในการใช้งาน การจัดการและการเก็บรักษาไฮโดรเจน
*มาตรฐานสำหรับการติดตั้งระบบพลังงานเซลล์เชื้อเพลิงอยู่กับที่ (สมาคมการป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ)

**Guidelines**

**การจุดระเบิด**
"ส่วนผสมไฮโดรเจน-อากาศ สามารถจุดระเบิดได้ด้วยการใส่พลังงานที่ต่ำมาก เพียง 1 ใน 10 ของที่ส่วนผสมแก๊สโซลีน-อากาศต้องการเท่านั้น เพียงการสปาร์คของไฟฟ้าสถิตย์ระหว่างคนต่อคน ก็สามารถจุดระเบิดได้แล้ว"
"ถึงแม้ว่าการจุดระเบิดได้เองของไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าของสารไฮโดรคาร์บอนส่วนใหญ่ แต่ด้วยพลังงานเพียงน้อยนิดส่วนผสมไฮโดรเจน-อากาศก็สามารถจุดระเบิดได้ มันต้องการพลังงานที่ความดันบรรยากาศเพียง 0.02 millijoules เท่านั้น"

**ส่วนผสม**
"ข้อจำกัดของความสามารถลุกเป็นไฟขึ้นอยู่กับเปอร์เซนต์ของไฮโดรเจนในอากาศโดยปริมาตร ที่ 14.7 psi (1 atm, 101 kPa) มีค่าเท่ากับ 4.0 และ 75.0. ข้อจำกัดของความสามารถลุกเป็นไฟขึ้นอยู่กับเปอร์เซนต์ของไฮโดรเจนในอ๊อกซิเจนโดยปริมาตร ที่ 14.7 psi (1 atm, 101 kPa) มีค่าเท่ากับ 4.0 และ 94.0"
"ข้อจำกัดของความสามารถทำให้ระเบิดของไฮโดรเจนในอากาศคือ 18.3 ถึง 59 เปอร์เซนต์โดยปริมาตร"
"เปลวไฟภายในและรอบ ๆ ท่อส่งแก๊สหรืออาคารอาจผสมผสานทำให้เกิดการรวมตัวจนทำให้เกิดการระเบิดได้ แม้ว่าอยู่ในที่จำกัดก็ตาม"
(ตัวอย่างเปรียบเทียบ: Deflagration limit ของ gasoline in air: 1.4–7.6%; ของ acetylene in air: 2.7 - 82%)

**การรั่วไหล**
การรั่วไหล การกระจาย และการลอย: เป็นผลมาจากความยากในการเก็บไฮโดรเจน มันกระจายไปทั่ว แล้วไปผสมกับสารติดไฟแม้ในระยะห่างจากจุดที่รั่ว
มันรั่วง่ายเพราะมีความหนืดต่ำ น้ำหนักเบา อัตราการรั่วของไฮโดรเจนเหลวเป็นประมาณ 100 เท่าของเชื้อเพลิง JP-4, 50 เท่าของน้ำและ 10 เท่าของไนโตรเจนเหลว
การรั่วของไฮโดรเจนทำให้เกิดการเผาใหม้แม้ในอัตราการไหลต่ำ ๆ เพียง 4 ไมโครกรัมต่อวินาที

**ไฮโดรเจนเหลว**
"อากาศที่ถูกอัดความดันและถุกทำให้เป็นของแข็งเมื่อเข้าไปผสมกับไฮโดรเจนเหลว จะกลายเป็นส่วนผสมที่ไม่เสถียร ส่วนผสมนี้อาจระเบิดที่มีผลเหมือนกับผลที่ได้จาก trinitrotoluene (TNT) และสารระเบิดแรงสูงอื่น ๆ"
ไฮโดรเจนเหลวต้องการเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ที่ซับซ้อน เช่น บรรจุภัณฑ์ที่มีฉนวนความร้อนพิเศษและต้องการการจัดการพิเศษเหมือนกับสารความเย็ยยิ่งยวดชนิดอื่น คล้ายกับของอ๊อกซิเจนเหลว แต่วิกฤตกว่า แม้ว่าจะใช้บรรจุภัณฑ์ที่มีฉนวนความร้อนแล้วก็ตาม มันยังยากที่จะเก็บไว้ที่อุณหภูมิที่ต่ำขนาดนั้น ไฮโดรเจนจะค่อย ๆ รั่วออกไป (ประมาณว่า 1% ต่อวัน)

**การป้องกัน**
ไฮโดรเจนที่รั่ว มักจะไปรวมตัวกันที่เพดานใต้หลังคาเป็นภัยระเบิดได้ อาคารที่เก็บควรจะต้องมีการระบายอากาศที่ดี มีระบบการระงับการจุดระเบิด และควรจะออกแบบให้หลังคาเมื่อถูกระเบิดปลิวไปอย่างปลอดภัย ทำการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับไฮโดรเจนที่รั่ว และเพื่อหาร่องรอยการรั่ว เติมกลิ่นลงไปให้สามารถรู้สึกได้โดยการดม เปลวไฟไฮโดรเจนยากที่จะมองเห็นด้วยตาเปล่า ควรติดตั้งตัวจับ UV/IR flame detector

**อุบัติเหตุ**
สื่อสิ่งพิมพ์จะรู้สึกกลัวในความรุนแรงของเชื้อเพลิงที่อันตรายนี้ ความจริงแล้ว ไฮโดรเจนจะลอยขึ้นอย่างรวดเร็วและกระจัดกระจายไปก่อนที่จะจุดระเบิด ถ้าไม่อยู่ในที่อับหรือที่มีการระบายอากาศไม่ดี ก็ไม่ค่อยน่ากลัวเท่าไร เรามองไม่เห็นไฮโดรเจน เราจึงไม่รู้จะสู้กับมันอย่างไร
เมื่อคราวที่เกิดปัญหาที่โรงไฟฟ้าปรมาณูที่ฟูกิชิมาเมื่อปี 2011 อาคาร reactor 4 หลังถูกทำลายโดยการระเบิดของไฮโดรเจน ปลอกหุ้มแท่งเชื้อเพลิงที่โผล่ออกมาร้อนมากและทำปฏิกิริยากับไอน้ำ ปลดปล่อยไฮโดรเจนออกมาอีก อุปกรณ์ความปลอดภัยที่ติดตั้งไว้เพื่อเผาไฮโดรเจนที่เกิดไหม่นี้ไม่ทำงานเพราะกระแสไฟฟ้าดับ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดระเบิดขึ้นอีก ช่องระบายอากาศด้านบนของอาคาร reactor ที่ยังเหลืออยู่ ต้องถูกเปิดออกเพื่อระบายไฮโดรเจนออกไป

**ดูเพิ่ม**
Hydrogen embrittlement
*เศรษฐกิจไฮโดรเจน
*Compressed hydrogen
*ไฮโดรเจนเหลว
*Slush hydrogen
*Metallic hydrogen
*Dissolved gas analysis

**อ้างอิง**
หมวดหมู่:ไฮโดรเจน