हाइड्रोजन सुरक्षा

हाइड्रोजन सुरक्षा में हाइड्रोजन, विशेष रूप से हाइड्रोजन गैस ईंधन और तरल हाइड्रोजन के सुरक्षित उत्पादन, संचालन और उपयोग को सम्मलित किया गया है।

ज्वलनशीलता पैमाने पर हाइड्रोजन के पास एनएफपीए 704 की उच्चतम रेटिंग 4 है क्योंकि यह सामान्य हवा के साथ थोड़ी मात्रा में मिश्रित होने पर भी ज्वलनशील होता है; प्रज्वलन हवा में ऑक्सीजन और प्रतिक्रिया की सादगी और रासायनिक गुणों के कारण हाइड्रोजन से हवा के 4% तक कम अनुपात में हो सकता है। हालांकि, प्रतिक्रियाशीलता (रसायन विज्ञान) या विषाक्तता के लिए जन्मजात खतरे के लिए हाइड्रोजन की कोई रेटिंग नहीं है। गैसीय ईंधन, कम ऊर्जा दहन, ज्वलनशील ईंधन-वायु मिश्रण की विस्तृत श्रृंखला, उछाल, और हाइड्रोजन उत्सर्जन की क्षमता के रूप में रिसाव की आसानी के कारण हाइड्रोजन का भंडारण और उपयोग अद्वितीय चुनौतियों का सामना करता है जिसका सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करने के लिए हिसाब होना चाहिए।

तरल हाइड्रोजन इसके बढ़े हुए घनत्व और इसे तरल रूप में रखने के लिए आवश्यक बेहद कम तापमान के कारण अतिरिक्त चुनौतियां पेश करता है। इसके अलावा, उद्योग में इसकी मांग और उपयोग- रॉकेट ईंधन, हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था, हाइड्रोजन-ठंडा टर्बो जनरेटर के लिए शीतलक, औद्योगिक और रासायनिक प्रक्रियाओं में एक फीडस्टॉक जिसमें हैबर प्रक्रिया और मेथनॉल आदि शामिल हैं- में वृद्धि जारी है, जिसके कारण हाइड्रोजन के भंडारण, स्थानांतरण और उपयोग में सुरक्षा प्रोटोकॉल के विचारों के महत्व में वृद्धि हुई।

रोकथाम
हाइड्रोजन से निपटने के दौरान दुर्घटनाओं से बचने के लिए डिजाइन सिस्टम और प्रक्रियाओं में मदद करने के लिए कई मदों पर विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि हाइड्रोजन के प्राथमिक खतरों में से एक यह है कि यह अत्यंत ज्वलनशील है।

जड़ना और शुद्ध करना
हाइड्रोजन को स्थानांतरित करते समय इनर्टिंग कक्षों को निष्क्रिय करना और गैस लाइनों को शुद्ध करना महत्वपूर्ण मानक सुरक्षा प्रक्रियाएं हैं। और ठीक से निष्क्रिय या शुद्ध करने के लिए, ज्वलनशीलता की सीमा को ध्यान में रखा जाना चाहिए, और हाइड्रोजन अन्य प्रकार की गैसों से बहुत अलग हैं। सामान्य वायुमंडलीय दबाव में यह 4% से 75% है, और ऑक्सीजन में हाइड्रोजन के आयतन प्रतिशत के आधार पर यह 4% से 94% है, जबकि हवा में हाइड्रोजन के विस्फोट की सीमा मात्रा के हिसाब से 18.3% से 59% है। वास्तव में, ज्वलनशीलता की ये सीमाएँ अक्सर इससे अधिक कठोर हो सकती हैं, क्योंकि आग के दौरान होने वाली अशांति एक अपस्फीति का कारण बन सकती है जो विस्फोट पैदा कर सकती है। तुलना के लिए हवा में गैसोलीन की अपस्फीति सीमा 1.4-7.6% और हवा में एसिटिलीन की 2.5%-82% है।

इसलिए, जब उपकरण हाइड्रोजन के हस्तांतरण से पहले या बाद में हवा के लिए खुला होता है, तो ध्यान में रखने के लिए अनूठी स्थितियां होती हैं जो अन्यथा अन्य प्रकार की गैसों को स्थानांतरित करने के लिए सुरक्षित होतीं। घटनाएं घटी हैं क्योंकि जड़ना या शुद्ध करना पर्याप्त नहीं था, या क्योंकि उपकरण में हवा की शुरूआत को कम करके आंका गया था (उदाहरण के लिए, पाउडर जोड़ते समय), जिसके परिणामस्वरूप विस्फोट हुआ। इस कारण से, निष्क्रिय करने या शुद्ध करने की प्रक्रिया और उपकरण अक्सर हाइड्रोजन के लिए अद्वितीय होते हैं, और अक्सर यह सुनिश्चित करने के लिए हाइड्रोजन लाइन पर फिटिंग या अंकन पूरी तरह से अलग होना चाहिए कि यह और अन्य प्रक्रियाओं का ठीक से पालन किया जाता है, क्योंकि कई विस्फोट केवल इसलिए हुए हैं क्योंकि हाइड्रोजन लाइन गलती से मेन लाइन में लग गई थी या क्योंकि हाइड्रोजन लाइन दूसरी लाइन से उलझ गई थी।

इग्निशन स्रोत प्रबंधन
हवा में हाइड्रोजन की न्यूनतम प्रज्वलन ऊर्जा 0.02 mJ पर ज्ञात पदार्थों में से सबसे कम है, और हाइड्रोजन-वायु मिश्रण गैसोलीन-वायु मिश्रण को प्रज्वलित करने के 1/10 प्रयास से प्रज्वलित हो सकता है। इस वजह से, किसी भी संभावित ज्वलन स्रोत की छानबीन की जानी चाहिए। किसी भी विद्युत उपकरण, बंधन, या जमीन को खतरनाक क्षेत्रों में वर्गीकरण की आवश्यकता में लागू विद्युत उपकरण को पूरा करना चाहिए। कोई भी संभावित स्रोत (जैसे कुछ वेंटिलेशन सिस्टम डिज़ाइन ) स्थैतिक बिजली निर्माण के लिए इसी तरह न्यूनतम किया जाना चाहिए, उदा. एंटीस्टेटिक उपकरणों के माध्यम से।

तप्त कर्म प्रक्रियाएं मजबूत, व्यापक और अच्छी तरह से लागू होनी चाहिए; और उन्हें उच्च क्षेत्रों को शुद्ध और हवादार करना चाहिए और काम से पहले वातावरण का नमूना लेना चाहिए। छत पर लगे उपकरण को इसी तरह खतरनाक क्षेत्र की आवश्यकताओं (एनएफपीए 497) को पूरा करना चाहिए। अंत में, टूटी डिस्क का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए क्योंकि यह कई विस्फोटों और आग के लिए एक सामान्य प्रज्वलन स्रोत रहा है। इसके बजाय अन्य दबाव राहत प्रणाली जैसे राहत वाल्व का उपयोग किया जाना चाहिए।

यांत्रिक अखंडता और प्रतिक्रियाशील रसायन विज्ञान
हाइड्रोजन के साथ काम करते समय चार मुख्य रासायनिक गुण हैं जो सामान्य वायुमंडलीय दबाव और तापमान में भी अन्य सामग्रियों के संपर्क में आ सकते हैं:

इन सभी चार कारकों को हाइड्रोजन का उपयोग करते हुए एक प्रणाली के प्रारंभिक डिजाइन के दौरान माना जाता है, और आमतौर पर निर्माण, वेल्डिंग और स्थापना के दौरान अतिसंवेदनशील धातुओं और हाइड्रोजन के बीच संपर्क को सीमित करके, या तो रिक्ति, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, सतह की सफाई, सामग्री की पसंद और गुणवत्ता आश्वासन द्वारा पूरा किया जाता है। अन्यथा विशेष निगरानी उपकरण द्वारा हाइड्रोजन क्षति का प्रबंधन और पता लगाया जा सकता है।
 * हाइड्रोजन का रसायन पारंपरिक रसायनों से बहुत अलग है। उदाहरण के लिए, परिवेश वातावरण में ऑक्सीकरण के साथ। और इस अनोखे रसायन की उपेक्षा करने से कुछ रासायनिक संयंत्रों में समस्याएँ पैदा हो गई हैं। और अन्य पहलू पर भी विचार किया जाना चाहिए कि हाइड्रोजन को एक अलग प्रतिक्रिया के उपोत्पाद के रूप में उत्पन्न किया जा सकता है, जिसे अनदेखा किया जा सकता है, उदा। जिरकोनियम मिश्र धातु भाप द्वारा जिरकोनियम का ऑक्सीकरण। निष्क्रिय ऑटोकैटलिटिक रिकॉम्बिनर्स के उपयोग के माध्यम से इस खतरे को कुछ हद तक कम किया जा सकता है।
 * विचार करने के लिए एक अन्य प्रमुख मुद्दा इस्पात जैसी अन्य सामान्य निर्माण सामग्री के साथ हाइड्रोजन की रासायनिक अनुकूलता है। हाइड्रोजन उत्सर्जन के कारण, हाइड्रोजन के साथ सामग्री की अनुकूलता पर विशेष रूप से विचार किया जाता है।
 * उच्च तापमान हाइड्रोजन हमले पर विशेष प्रतिक्रियाओं के कारण ये विचार आगे बदल सकते हैं।
 * हाइड्रोजन का प्रसार सामान्य गैसों से बहुत अलग है, और इसलिए गैसकेटिंग सामग्री को सावधानी से चुना जाना चाहिए।

लीक और फ्लेम डिटेक्शन सिस्टम
हाइड्रोजन स्रोतों और हाइड्रोजन पाइपिंग के स्थानों को सावधानी से चुना जाना चाहिए। चूँकि हाइड्रोजन हवा से हल्की गैस है, यह छतों और ओवरहैंग्स के नीचे इकट्ठा हो जाती है, जहाँ यह विस्फोट का खतरा पैदा करती है। बहुत से लोग पौधों को हवा से भारी वाष्प से बचाने से परिचित हैं, लेकिन वे ऊपर देखने से अपरिचित हैं, और इसलिए विशेष रूप से ध्यान देने योग्य हैं (उदाहरण के लिए, उछाल के कारण, बड़े भंडारण टैंक के शीर्ष के पास तनाव अक्सर स्पष्ट होते हैं ). यह पाइपों में भी प्रवेश कर सकता है और उनके गंतव्यों तक उनका अनुसरण कर सकता है। इस वजह से, इस घटना को रोकने के लिए हाइड्रोजन पाइपों को अच्छी तरह से लेबल किया जाना चाहिए और अन्य पाइपों के ऊपर स्थित होना चाहिए।

यहां तक ​​कि उचित डिजाइन के साथ, हाइड्रोजन रिसाव बहुत कम प्रवाह दर पर दहन का समर्थन कर सकता है, जो कि 4 माइक्रोग्राम/एस जितना कम है। इसके लिए, पता लगाना महत्वपूर्ण है। हाइड्रोजन सेंसर हाइड्रोजन लीक का तेजी से पता लगाने की अनुमति देते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि हाइड्रोजन को बाहर निकाला जा सके और रिसाव के स्रोत को ट्रैक किया जा सके। कुछ खास पाइपों या स्थानों के आसपास विशेष टेप को हाइड्रोजन का पता लगाने के उद्देश्यों के लिए जोड़ा जा सकता है। एक पारंपरिक तरीका गैस के साथ हाइड्रोजन गंधक जोड़ना है जैसा कि प्राकृतिक गैस के साथ आम है। ईंधन सेल अनुप्रयोगों में ये गंधक ईंधन कोशिकाओं को दूषित कर सकते हैं, लेकिन शोधकर्ता अन्य तरीकों की जांच कर रहे हैं जिनका उपयोग हाइड्रोजन डिटेक्शन ट्रैसर, नई गंध वाली तकनीक, उन्नत सेंसर और अन्य के लिए किया जा सकता है।

जबकि हाइड्रोजन की लपटों को नग्न आंखों से देखना कठिन हो सकता है (इसमें एक तथाकथित अदृश्य ज्वाला हो सकती है), वे यूवी/आईआर लौ डिटेक्टरों पर आसानी से दिखाई देती हैं। हाल ही में मल्टी आईआर डिटेक्टर विकसित किए गए हैं, जो हाइड्रोजन-फ्लेम्स पर और भी तेजी से पता लगा सकते हैं। हाइड्रोजन की आग से लड़ने में यह काफी महत्वपूर्ण है, क्योंकि आग से लड़ने का पसंदीदा तरीका रिसाव के स्रोत को रोकना है, क्योंकि कुछ मामलों में (अर्थात्, क्रायोजेनिक हाइड्रोजन) स्रोत को सीधे पानी से भिगोने से आइसिंग हो सकती है, जो बदले में द्वितीयक फटने का कारण बन सकती है।

वेंटिलेशन और जगमगाता हुआ
ज्वलनशीलता की चिंताओं के अलावा, संलग्न स्थानों में, हाइड्रोजन एक दम घुटने वाली गैस के रूप में भी कार्य कर सकता है। इसलिए, किसी को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि दोनों मुद्दों से निपटने के लिए उचित वेंटिलेशन होना चाहिए, क्योंकि यह आम तौर पर वातावरण में हाइड्रोजन को वेंट करने के लिए सुरक्षित है। हालांकि, इस तरह के वेंटिलेशन सिस्टम को रखने और डिजाइन करते समय, किसी को यह ध्यान रखना चाहिए कि हाइड्रोजन फर्श की बजाय छत और संरचनाओं की चोटियों की ओर जमा हो जाएगी। कई खतरों को इस तथ्य से कम किया जा सकता है कि हाइड्रोजन तेजी से उगता है और अक्सर प्रज्वलन से पहले फैल जाता है।

कुछ आपातकालीन या रखरखाव की स्थितियों में, हाइड्रोजन गैस भड़कना भी हो सकता है। उदाहरण के लिए, कुछ हाइड्रोजन-संचालित वाहनों में एक सुरक्षा विशेषता यह है कि यदि टैंक में आग लगी हो तो वे ईंधन को भड़का सकते हैं, वाहन को थोड़ा नुकसान पहुंचाते हुए पूरी तरह से जल जाते हैं, इसके विपरीत गैसोलीन-ईंधन वाले वाहन में अपेक्षित परिणाम होता है।

इन्वेंटरी प्रबंधन और फैसिलिटी स्पेसिंग
आदर्श रूप से, कोई आग या विस्फोट नहीं होगा, लेकिन सुविधा को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि अगर आकस्मिक आग लग जाए, तो यह अतिरिक्त नुकसान को कम कर देता हैं। उक्त भंडारण इकाइयों के दबाव (c.f., NFPA 2 और 55) के साथ हाइड्रोजन भंडारण इकाइयों के बीच न्यूनतम पृथक्करण दूरी पर विचार किया जाना चाहिए। एक्सप्लोजन वेंटिंग की व्यवस्था की जानी चाहिए ताकि सुविधा के अन्य भागों को नुकसान न पहुंचे। कुछ स्थितियों में, एक छत जिसे विस्फोट में बाकी संरचना से सुरक्षित रूप से उड़ाया जा सकता है।

क्रायोजेनिक
तरल हाइड्रोजन में अन्य क्रायोजेनिक रसायनों की तुलना में थोड़ा अलग रसायन होता है, क्योंकि ट्रेस संचित हवा तरल हाइड्रोजन को आसानी से दूषित कर सकती है और ट्रिनिट्रोटोलुइन और अन्य अत्यधिक विस्फोटक सामग्री के समान विस्फोटक क्षमताओं के साथ एक अस्थिर मिश्रण बना सकती है। इस वजह से, तरल हाइड्रोजन को जटिल भंडारण तकनीक की आवश्यकता होती है जैसे कि विशेष थर्मली इंसुलेटेड कंटेनर और सभी क्रायोजेनिक पदार्थों के लिए विशेष हैंडलिंग की आवश्यकता होती है। यह समान है, लेकिन तरल ऑक्सीजन से अधिक गंभीर है। थर्मली इंसुलेटेड कंटेनरों के साथ भी इतना कम तापमान रखना मुश्किल है, और हाइड्रोजन धीरे-धीरे दूर हो जाएगी। (आमतौर पर यह प्रति दिन 1% की दर से वाष्पित हो जाएगा)।

क्रायोजेनिक हाइड्रोजन के साथ मुख्य खतरा ब्लेव (उबलते तरल विस्तार वाष्प विस्फोट) के रूप में जाना जाता है। क्योंकि हाइड्रोजन वायुमंडलीय स्थितियों में गैसीय है, जो तेजी से चरण परिवर्तन एक साथ विस्फोट ऊर्जा के साथ मिलकर अधिक खतरनाक स्थिति पैदा करता है।

मानवीय कारक
पारंपरिक नौकरी सुरक्षा प्रशिक्षण के साथ, आमतौर पर छोड़े गए चरणों (जैसे, कार्य क्षेत्र में उच्च बिंदुओं का परीक्षण) को रोकने में मदद करने के लिए चेकलिस्ट को अक्सर लागू किया जाता है, साथ ही स्थितिजन्य खतरों पर निर्देश जो हाइड्रोजन के साथ काम करने के लिए निहित होते हैं।

हाइड्रोजन कोड और मानक
हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहनों, स्थिर ईंधन सेल अनुप्रयोगों और पोर्टेबल ईंधन सेल अनुप्रयोगों के लिए हाइड्रोजन कोड और मानक कोड (कानून) और तकनीकी मानक (RCS) हैं।

हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी उत्पादों के लिए कोड और मानकों के अतिरिक्त, हाइड्रोजन की सुरक्षित हैंडलिंग के लिए हाइड्रोजन सुरक्षा के लिए कोड और मानक हैं और हाइड्रोजन भंडारण। हाइड्रोजन को नियंत्रित करने वाले कुछ प्रमुख कोड और मानकों की सूची इस प्रकार है:

दिशानिर्देश
हाइड्रोजन सुरक्षा दिशानिर्देशों के लिए वर्तमान ANSI/AIAA मानक AIAA G-095-2004, हाइड्रोजन और हाइड्रोजन प्रणालियों की सुरक्षा के लिए मार्गदर्शिका है। चूंकि नासा हाइड्रोजन के दुनिया के सबसे बड़े उपयोगकर्ताओं में से एक रहा है, यह नासा के पहले के दिशानिर्देशों, एनएसएस 1740.16 (8719.16) से विकसित हुआ है। ये दस्तावेज़ हाइड्रोजन द्वारा इसके विभिन्न रूपों में उत्पन्न जोखिमों और उन्हें सुधारने के तरीके दोनों को कवर करते हैं। नासा भी हाइड्रोजन और हाइड्रोजन सिस्टम के लिए सुरक्षा मानक का संदर्भ देता है और हाइड्रोजन अनुप्रयोगों के लिए सोर्सबुक।

हाइड्रोजन सुरक्षा दिशानिर्देशों के लिए जिम्मेदार एक अन्य संगठन कंप्रेस्ड गैस एसोसिएशन (CGA) है, जिसमें सामान्य हाइड्रोजन भंडारण को कवर करने वाले अपने स्वयं के कई संदर्भ हैं, पाइपिंग, और वेंटिंग।

यह भी देखें

 * भंग गैस विश्लेषण
 * खतरनाक क्षेत्रों में विद्युत उपकरण
 * हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था
 * धात्विक हाइड्रोजन
 * ऑक्सीहाइड्रोजन
 * निष्क्रिय ऑटोकैटलिटिक पुनः संयोजक
 * कीचड़ हाइड्रोजन

बाहरी कड़ियाँ

 * Hydrogen and Fuel Cell Safety Report
 * The International Association for Hydrogen Safety
 * Higher Educational Programme in Hydrogen Safety Engineering
 * Knowledge Center for Explosion and Hydrogen Safety