氢气储存安全教案

教学目标

1. 让学生了解氢气的性质,尤其是其易燃易爆的特点。
2. 深入理解氢气储存过程中存在的安全风险。
3. 掌握多种安全储存氢气的方法及原理。
4. 通过案例分析,培养学生对氢气储存安全问题的分析和解决能力，增强安全意识。

教学重难点

（一）教学重点

1. 氢气储存的安全风险识别。
2. 常见氢气储存方法及其安全要点。

（二）教学难点

1. 不同储存方法的原理及适用场景。
2. 如何引导学生运用所学知识分析实际氢气储存安全问题。

教学方法

讲授法、讨论法、案例分析法、演示法

教学过程

（一）课程导入（5 分钟）

通过播放一段氢气在能源领域应用的视频,如氢燃料电池汽车运行的画面，引出本节课的主题——氢气怎样储存安全，提问学生：“氢气作为一种清洁能源，在大规模应用前，储存是一个关键问题，大家思考一下，为什么储存氢气需要特别关注安全呢🧐？”引导学生积极思考，进入课程学习。

（二）氢气的性质及安全风险（15 分钟）

1. 氢气的性质
   • 利用 PPT 展示氢气的基本信息，讲解氢气是一种无色、无味、难溶于水的气体，密度比空气小。
   • 通过动画演示氢气与氧气混合遇明火发生爆炸的微观过程,让学生直观感受氢气易燃易爆的特性。
2. 储存氢气的安全风险
• 讲解由于氢气的分子非常小,容易泄漏，一旦泄漏，遇到火源或在一定浓度范围内遇到空气，就极易引发爆炸。
• 举例说明历史上因氢气储存不当导致的爆炸事故,如某实验室氢气瓶泄漏引发的爆炸事件，强调安全储存氢气的重要性😟。

（三）氢气储存方法及安全要点（30 分钟）

1. 高压气态储存
   • 原理：讲解在高压下将氢气压缩储存于钢瓶等容器中。
   • 安全要点：
     • 展示高压氢气瓶的图片,介绍其结构和使用规范，强调钢瓶必须符合高强度、耐高压的标准，定期进行检验，防止因钢瓶老化、腐蚀等导致氢气泄漏。
     • 说明储存环境要避免阳光直射、远离热源和火源，防止因温度升高导致瓶内压力增大引发危险。
     • 举例：曾经有一辆运输高压氢气瓶的车辆，因长时间暴晒，瓶内压力急剧上升，最终导致气瓶爆炸，造成严重后果。
   • 低温液态储存
   • 原理：利用氢气在低温下液化的特性进行储存。
   • 安全要点：
     • 介绍低温液态储氢系统的组成,包括低温容器、制冷设备等，强调低温容器需要具备良好的绝热性能，防止氢气因吸收外界热量而气化。
     • 讲解在储存过程中,要严格控制温度和压力，防止出现温度波动过大或压力异常升高的情况，要注意防止低温冻伤，操作人员需穿戴防护装备🧣。
     • 案例分析：某低温液态储氢站因制冷系统故障，导致氢气温度升高，部分氢气气化，压力上升，引发了一系列安全连锁反应，幸好及时采取措施才避免了更大的灾难。
   • 固态储存
   • 原理：介绍氢气与某些金属或合金形成金属氢化物来实现固态储存。
   • 安全要点：
     • 讲解金属氢化物的形成和分解过程与温度、压力等因素有关，储存过程中要控制好这些条件，确保氢气的稳定储存和释放。
     • 说明固态储氢材料需要具备良好的吸氢和释氢性能,以及长期的稳定性，要注意防止材料受到杂质污染，影响其性能。
     • 举例：一种新型的固态储氢材料在实际应用中，因混入了少量杂质，导致吸氢和释氢性能下降，影响了整个储氢系统的正常运行。

     （四）小组讨论与案例分析（25 分钟）

     1. 小组讨论
        • 将学生分成小组,给出一个实际的氢气储存场景问题，如某小型氢气生产企业要建立一个氢气储存设施，讨论选择哪种储存方法更合适，并阐述理由。
        • 每个小组推选一名代表进行发言,分享小组讨论结果，其他小组可以进行提问和补充，形成良好的课堂互动氛围💬。
     2. 案例分析
     • 展示一个氢气储存安全事故案例,详细介绍事故发生的背景、经过和后果。
     • 引导学生运用所学知识分析事故原因,如储存方法是否得当、安全管理是否存在漏洞等。
     • 组织学生讨论如何避免类似事故的发生,提出改进措施和建议，通过案例分析，加深学生对氢气储存安全知识的理解和应用能力🚧。

     （五）课堂总结（10 分钟）

     1. 回顾本节课所学内容,包括氢气的性质、储存氢气的安全风险以及常见的储存方法和安全要点。
     2. 强调氢气储存安全对于氢能产业发展的重要性,鼓励学生在今后的学习和生活中关注氢气安全相关知识，提高安全意识🤗。

     （六）课后作业

     1. 让学生收集更多关于氢气储存安全的案例,并分析事故原因和防范措施，形成一份报告📄。
     2. 思考如果未来自己从事与氢气相关的工作,如何确保氢气储存的安全，写一篇短文阐述自己的想法💡。

     教学资源

     1. 氢气性质及储存相关的 PPT 课件。
     2. 氢气与氧气混合爆炸的动画视频。
     3. 氢气储存安全事故案例资料。
     4. 高压氢气瓶、低温液态储氢设备等模型（如有条件）。

     教学反思

     通过本节课的教学,学生对氢气储存安全有了较为系统的认识，在教学过程中，多种教学方法的运用激发了学生的学习兴趣和参与度，小组讨论和案例分析环节有效地培养了学生的分析和解决问题能力，在教学中也发现部分学生对一些较为抽象的储存原理理解存在困难，在今后的教学中可以进一步优化教学方法，增加更多的实物展示和模拟实验，帮助学生更好地掌握知识。

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