Đến giữa năm 2026, hơn 1.200 trạm tiếp nhiên liệu hydro đã được xây dựng trên toàn cầu, trong đó Trung Quốc chiếm khoảng 30%. Tuy nhiên, hydro - phân tử nhỏ nhất có phạm vi nổ từ 4%–75% - yêu cầu khả năng chống cháy nổ vượt xa các ứng dụng dầu khí truyền thống.
Vào năm 2023, một trạm tiếp nhiên liệu hydro ở Hàn Quốc đã xảy ra hỏa hoạn do hỏng phớt ở động cơ máy nén. Hydro xuyên qua buồng ổ trục và bốc cháy khi khởi động, phá hủy một phần trạm. May mắn thay, không có thương vong nào được báo cáo. Cuộc điều tra đã xác định việc xem xét chưa đầy đủ về tính thấm hydro và độ giòn của hydro trong việc lựa chọn động cơ.
Các phân tử hydro có đường kính chỉ 0,289 nm - nhỏ hơn khoảng 24% so với metan (0,38 nm). Cấu trúc bịt kín thông thường gần như không có hiệu quả chống lại hydro. Ngay cả những khe hở cực nhỏ cũng có thể trở thành đường dẫn rò rỉ.
So với metan (5%) và propan (2,1%), LEL 4% của hydro có nghĩa là sự rò rỉ tối thiểu có thể đạt đến nồng độ nguy hiểm. Động cơ chống cháy nổ phải đảm bảo các nguồn đánh lửa tiềm ẩn bên trong không bao giờ kết nối với khí quyển hydro bên ngoài trong bất kỳ điều kiện vận hành nào.
Các nguyên tử hydro có thể xuyên qua mạng tinh thể kim loại, làm giảm độ dẻo dai của vật liệu và đẩy nhanh quá trình lan truyền vết nứt. Vật liệu rôto, đặc biệt là hợp kim đồng, có thể bị gãy do mỏi sau khi tiếp xúc kéo dài với môi trường giàu hydro.
Nhiệt độ xả của máy nén tại các trạm hydro có thể đạt tới 80–100°C, trong khi môi trường điện phân có thể có sương mù kiềm (dung dịch KOH). Động cơ phải chịu được cả nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học.
Đối với các ứng dụng hydro, việc đánh dấu được khuyến nghị là:
Ví dụ IIC T4 Gb
| tham số | Nghĩa | Ý nghĩa đối với hydro |
|---|---|---|
| Ví dụ d | Vỏ chống cháy | Đường dẫn ngọn lửa ≥ 25 mm, khe hở ≤ 0,04 mm, ngăn cản sự lan truyền cháy nổ bên trong |
| IIC | Thích hợp cho hydro | MESG ≤ 0,5 mm, đáp ứng yêu cầu về hydro |
| T4 | Nhiệt độ bề mặt tối đa 135°C | Thấp hơn nhiệt độ tự bốc cháy của hydro (560°C) |
Mô phỏng phòng thí nghiệm của bên thứ ba (nồng độ hydro 4%, hoạt động liên tục 1.000 giờ):
| Mục kiểm tra | Động cơ chống cháy tiêu chuẩn | Động cơ hydro này | Tiêu chí chấp nhận |
|---|---|---|---|
| Rò rỉ hydro (khớp) | 0,08 mL/phút | Không phát hiện được (<0,001 mL/phút) | ≤ 0,01 mL/phút |
| Mất độ bền kéo của rôto (1000h) | 12% (rôto đồng) | 1,5% (cánh quạt nhôm) | 5% |
| Tốc độ rò rỉ phốt cơ khí | 0,5mL/giờ | 0,02mL/giờ | ≤ 0,1mL/giờ |
| Điện trở cách điện (sau độ ẩm + H₂) | 85 MΩ | 520MΩ | ≥ 100 MW |
| Ứng dụng | Mô hình được đề xuất | Các tính năng chính |
|---|---|---|
| Máy nén trạm H₂ (trong nhà) | Thanh lọc Ex d IIC T4 + N₂ | Phốt cơ khí kép, phát hiện rò rỉ H₂ |
| Nhà máy điện phân | Ex d IIC T4 + sơn phủ chống ăn mòn | Rôto nhôm, hộp thiết bị đầu cuối bằng nhựa epoxy |
| Trượt vận chuyển hydro | Ex d IIC T4 + thiết kế nhỏ gọn | Cổng N₂ tích hợp, đế chống rung |
Người liên hệ: Mr. Alex Yip
Tel: +86 2386551944
