随着氢能产业的飞速发展，固态储氢材料的安全性日益受到关注。近日，安徽理工大学化学与爆破工程学院程扬帆团队在国际知名期刊《International Journal of Hydrogen Energy》上发表题为“Effects of hydrogen concentration and explosion vent on the deflagration characteristics of the unpremixed H2/TiH2 dust layer”的研究成果。该研究深入揭示了氢气泄漏诱发氢化钛（TiH2）粉尘云二次爆炸的复杂耦合机制，并验证了泄爆技术在遏制此类灾害中的显著效果，为氢能源储存与运输设施的安全防护提供了重要理论依据。
图1 (a) TiH2粉尘二次爆炸的火焰面积; (b) H2爆炸诱导的TiH2粉尘爆炸平均火焰温度-时间曲线; (c) H2爆炸诱导的TiH2粉尘爆炸火焰温度云图; (d) 泄爆作用下H2爆炸诱导的TiH2粉尘爆炸火焰温度云图
TiH2作为一种典型的金属氢化物，广泛应用于能源、燃料电池及含能材料领域。然而，此类材料在储存过程中可能释放氢气。一旦发生意外，氢气爆炸产生的冲击波会将沉积的TiH2粉尘扬起，诱发破坏力更强的“二次粉尘爆炸”。研究团队利用27 L方形爆炸容器及高速摄影与比色测温技术，系统研究了不同浓度氢气对TiH2粉尘云爆炸特性的影响。发现低浓度的氢气具有“助燃”效应（正反馈）而高浓度的氢气具有“抑制”效应（负反馈）。此外，团队进一步探究了泄爆装置的防护效果。发现泄爆不仅释放了压力，还显著缩减了火焰的持续时间和作用面积，从而阻断了粉尘被进一步卷入爆炸的进程。该研究成果不仅厘清了气-固两番非均相混合爆炸中的复杂动力学过程，更为储氢合金粉末的生产、储存和运输环节的防爆设计提供了直接的数据支持和指导。通过科学的泄爆设计，可以有效降低此类事故造成的破坏，保障相关从业人员和设施的安全。
论文第一作者为2023级博士研究生朱守军，通讯作者为程扬帆教授。该项研究工作受到国家自然科学基金和安徽省教育厅自然科学优秀青年项目的资助。
