开发可再生能源,是向深海远洋设备供能和储能的关键。发展生物乙醇制氢成了最有效的方法。但是在乙醇制氢的过程中,由于乙醇具有高度的挥发性,不可避免的会混入氢气中,出现产物不纯的情况。乙醇混入氢气后势必会造成加快泄漏速率和燃烧速率、扩大可燃范围等一些问题,甚至出现爆炸的可能,安全问题在深海运氢、储氢和使用过程中尤为重要。因此,很有必要对氢气-乙醇预混燃气的燃烧特性展开研究,包括氢气-乙醇预混燃气的固有火焰不稳定性和爆炸特性,揭示层流燃烧火焰不稳定机制,加深了解新型预混燃气的爆炸特性,进行充分的风险评估具有重要意义。首先,基于定容燃烧弹实验系统,利用高速纹影成像系统记录氢气-乙醇预混燃气的球形膨胀火焰的燃烧过程。通过编写的Halcon程序,对火焰前锋轮廓识别提取等效火焰半径和实际火焰半径,研究了火焰前锋面的震荡强度,明确了在稀薄燃烧中的火焰前缘褶皱同时受热扩散不稳定性和流体动力不稳定性的影响。其次,实验研究了氢气-乙醇预混燃气在初始温度400K、初始压力2-4bar、氢气比例20%-80%以及当量比0.7-1.4的固有火焰不稳定性和细胞状结构特性。从火焰前锋面的形貌变化表明,贫氢-乙醇预混火焰锋面的细胞状结构的形成,受到流体动力学不稳定和扩散热不稳定性共同的影响,其中流体动力学不稳定影响占主导因素,而富氢-乙醇预混火焰不稳定仅受流体动力学不稳定性的影响。此外,火焰前锋面出现细胞时,火焰会变得不稳定,并且这一剧烈程度会随着初始压力和氢气比例的增加。再次,利用可变输运性质的线性稳定理论研究了氢气-乙醇预混燃气火焰不稳定特性。分别研究了氢气-乙醇预混燃气不稳定火焰的扰动增长率、临界半径和临界Peclet数。结果表明,临界半径和临界数的实验和理论变化具有一致性。在xH2＜50%时,临界半径和临界Peclet数随着当量比的增加而单调下降;在xH2＞50%时,临界半径和临界Peclet数随着当量比的增加而单调增加。另外,由于燃烧过程中普遍存在热膨胀比,流体动力学不稳定效应总是会破坏预混火焰的稳定性。热扩散不稳定阻碍了实验研究范围内当量比下的不稳定性,表现出对火焰稳定的作用。最后,实验研究并评估了氢气-乙醇预混燃气的爆炸特性。研究表明,爆炸压力峰值、最大爆炸压力上升率以及爆燃指数均随初始压力的增加而增加,但爆炸压力峰值随着氢气比例的增加而减小。随着当量比的增加,爆炸压力峰值、最大爆炸压力上升率以及爆燃指数在当量比1.2附近达到临界值（最大值或最小值）。氢气比例越高,爆炸程度加剧。同时,在很短的爆炸持续时间内,爆炸燃烧速度也就更快。另外,氢气-乙醇预混燃气在贫燃状态下的爆炸持续时间较长,而在富燃状态下的爆炸持续时间较短。这是由于火焰中物质的高能反应,初始压力和氢气比例的增加会使爆炸充满能量,质量燃烧率和火焰燃烧速度加快,从而导致爆炸产生的热量更高,爆炸压力峰值升高,爆炸持续时间减小。