联盟观点
「看不见」的氢泄漏，如何精准捕捉？
发布时间：2025/07/04 18:20 来源：中国氢能联盟
在全球加速迈向碳中和的进程中，氢能凭借零污染、高能量密度的优势，正快速融入人们的日常生活中。从公交车、重卡的氢能动力系统，到工业园区的分布式能源站，氢能应用场景不断拓展。然而，这种清洁能源在带来绿色希望的同时，也带来了新的挑战。当氢气以分子级的“身影”穿透管道缝隙，当微小泄漏在复杂环境中悄然扩散，氢安全议题便不再是实验室里的理论探讨，而是关乎产业安全与可持续发展的现实命题。
微泄漏：难以捕捉的风险
氢气（H₂），无色无味、易燃易爆，是宇宙中最轻的气体（分子量仅2.016克/摩尔），其分子量不足空气（平均约28.9634克/摩尔）的十四分之一。这些特性赋予了氢气极强的扩散能力与渗透潜力，使得氢气微泄漏问题尤为突出且难以掌控：
渗透强，难以察觉：氢气分子极小，能够穿透储存容器或管道中的微小裂缝，甚至造成密封件失效。这种渗透往往是缓慢、持续且肉眼不可见的。
扩散快、难积聚：氢气在空气中的扩散速度是天然气的3倍， 微泄漏释放的少量氢气，凭借其极高的扩散速度，会迅速形成扩散羽流，难以控制其扩散范围。
隐匿性强： 氢气无色无味，微泄漏时既无显著声响，也无视觉提示，无法像含气味剂的天然气那样被轻易察觉。
在制氢和加氢厂站的实际运行过程中，由于其特殊的工作环境，管线、阀门、法兰等关键部位频繁承受压力变化和振动等因素影响，叠加氢气对金属及非金属材料的特殊附属作用，相关位置发生泄漏的风险较高。氢气的储存同样充满挑战，目前常见的储氢方式包括高压气态储氢、液态储氢、固态储氢等。在高压气态储氢中，储氢容器需要承受巨大的压力，稍有不慎就可能因容器材质疲劳、腐蚀等原因导致氢气泄漏。液态储氢则需要将氢气冷却至极低温度，对储存设备的绝热性能要求极高，一旦绝热失效，氢气会迅速气化膨胀，增加泄漏风险。
目前，常见的氢气微泄漏检测手段主要是点式氢气检测仪和人工巡检。
点式氢气检测仪是现阶段厂站常用的设备，多采用传统的空间浓度检测技术，由于氢气扩散快、难积聚的特点，该类检测技术对于开放空间的氢气微泄漏往往难以觉察，无法及时精准定位泄漏源头，如果微泄漏转化为严重泄漏，将大概率导致事故发生。
人工巡检则主要依赖人工经验与可燃气体探测仪器，不仅对人员专业技能、作业环境和责任心要求严苛，还存在检测结果偏差大、人力成本高、易漏检错检、工单流转效率低、数据难以追溯分析等诸多管理难题。
技术创新让「隐形」泄漏高效「显形」
为突破传统技术瓶颈，近年来行业通过多技术融合与数字化手段，借助物联网、大数据、人工智能等先进技术，实现对氢气微泄漏高效检测。
超声波泄漏检测：基于任何气体泄漏均会产生超声波这一原理，当存储容器因材料或机械故障致使氢气逸出时，可借助超声波探测器实时捕捉气体泄漏所产生的超声波信号，并结合广角光学传感器等实现泄漏点的可视化定位。该检测方式的核心优势在于其快速响应能力。由于探测器是对气体泄漏事件作出响应，而非针对气体本身，故而无需等待泄漏气体流动至传感器附近，通常仅需几毫秒即可快速报警。此外，其不受泄漏方向、风力及风向的影响。
光谱检测：在氢气泄漏并被点燃的情况下，则需迅速对火源进行精准定位。此时，光谱检测技术即能够发挥其重要作用。光谱探测器可借助监测不同波长的红外或紫外辐射，从而实现对泄漏点的快速定位。其中，红外辐射由氢气燃烧过程中产生的水分子所发出。通过算法优化，检测器能够有效规避因高温物体以及太阳反射所产生的错误信号干扰。至于紫外传感器，其通常采用紫外光电管作为关键部件。由于大气层对紫外线具有吸收作用，使得紫外线波长范围内的太阳辐射无法抵达地球表面。正因如此，太阳辐射对紫外传感器几乎不会产生影响，故而该传感器尤其适用于室外环境。
“传统传感器+AI”检测：以国能氢创科技（北京）有限责任公司“感氢胶带+人工智能”方案为例，该方案借助AI大模型技术，系统能自动识别感氢胶带的颜色变化，从而快速识别氢气微小泄漏，并向巡检员派发预警工单，精准定位问题点。在张家口万全综合能源站的应用中，这套系统让单次巡检时间缩短到25分钟，每日节省人工巡检时间37.5%，识别准确率超过90%，大大提升了加氢站安全管控水平。
安全无小事，防微方能杜渐。随着物理探测与AI等先进技术的深度融合，氢气微泄漏检测正从“被动应对”迈向“主动防控”新时代。未来，随着更多科研力量的投入与跨领域技术的协同创新，氢安全体系将不断完善，不仅能有效化解氢能产业发展的潜在风险，还将助力我国在全球氢能赛道上加速奔跑，让清洁、高效的氢能真正走进千家万户，为构建零碳未来注入强劲动力。