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第1章 氢的背景 1

1.1 发现过程 1

1.1.1 氢从何而来 1

1.1.2 氢发现简史 1

1.2 氢的分布 4

1.2.1 地球上的氢 4

1.2.2 空间中的氢 4

1.2.3 人体中的氢 4

1.3 氢的性质 5

1.3.1 氢的原子结构和分子结构 5

1.3.2 氢的物理性质 5

1.3.3 氢的化学性质 9

1.3.4 氢键 10

1.3.5 正氢和仲氢 10

1.4 氢的形态（气、液、固） 12

1.4.1 气氢 12

1.4.2 液氢 12

1.4.3 固体氢 14

1.5 氢的实验室制备 15

1.5.1 制备方法 15

1.5.2 实验装置 15

1.6 氢的能源特性 17

1.7 氢的同位素 18

1.7.1 氢同位素的发现 18

1.7.2 氢同位素的性质 19

1.7.3 氢同位素的用途 19

1.8 分数氢 20

1.8.1 分数氢的提出 20

1.8.2 分数氢理论对重大理论提出的挑战 21

1.8.3 来自科学界的两种对立观点 22

1.8.4 分数氢理论展望 24

1.9 冷聚变与“镍氢” 24

1.10 工业化生产氢气 25

参考文献 26

第2章 热化学制氢 27

2.1 热化学制氢简介 27

2.1.1 热化学制氢的历史 27

2.1.2 热化学制氢现状 28

2.1.3 热化学循环体系的选择 31

2.1.4 热化学制氢的国内现状 32

2.1.5 热化学制氢的展望 32

2.2 高温热解水制氢 35

2.2.1 高温热解水制氢原理 35

2.2.2 高温热解水制氢的难点 36

2.2.3 高温热解水制氢前景 36

参考文献 36

第3章 水电解制氢 38

3.1 水电解制氢的基本原理 38

3.1.1 水电解 38

3.1.2 电阻电压降 42

3.2 水电解的能量与物料平衡 44

3.3 水电解制氢装置 45

3.4 氢氧混合气——布朗气 51

3.5 固体聚合物电解质水电解槽 52

3.5.1 电解槽结构 53

3.5.2 固体聚合物电解质 54

3.5.3 电极材料 54

3.5.4 集电器 54

3.5.5 SPE水电解技术的发展 54

3.5.6 SPE水电解技术前景 55

3.6 固体电解质高温水蒸气电解槽 56

3.7 小型氢气发生器 57

3.8 重水电解 59

3.9 煤水电解制氢 59

3.10 压力水电解制氢 60

3.10.1 压力水电解的极限 60

3.10.2 操作压力与槽电压的关系 60

3.10.3 工作压力与气体纯度的关系 60

3.10.4 操作压力与气体中湿含量的关系 61

3.10.5 采用压力电解槽的意义 61

3.11 电解海水制氢 61

3.11.1 海水电解的氯气析出 62

3.11.2 用特殊电极避免氯气析出 62

3.11.3 海水电解制氢设备 63

3.11.4 海水电解制氢与淡水电解制氢区别 64

3.11.5 海水电解现状及发展方向 65

参考文献 65

第4章 等离子体制氢 67

4.1 什么是等离子体 67

4.2 如何产生等离子体 68

4.3 等离子体制氢研究现状 70

4.4 等离子体制氢的优缺点 73

参考文献 74

第5章 化石能源制氢 75

5.1 煤制氢 77

5.1.1 传统煤制氢技术 78

5.1.2 我国煤炭气化制氢现状 79

5.1.3 地下煤炭气化制氢 82

5.1.4 煤制氢零排放技术 90

5.1.5 煤炭气化制氢用途 92

5.2 天然气制氢 92

5.2.1 天然气水蒸气重整制氢 93

5.2.2 天然气部分氧化重整制氢 96

5.2.3 天然气热裂解制氢气 97

5.2.4 天然气催化裂解制氢气 98

5.2.5 天然气制氢气新方法 98

5.2.6 天然气制氢反应器 99

5.3 液体化石能源制氢 99

5.4 化石能源制氢成本 100

参考文献 101

第6章 太阳能制氢 102

6.1 什么是太阳能 102

6.2 如何用太阳能制氢 103

6.2.1 太阳能水电解制氢 103

6.2.2 太阳能热化学制氢 104

6.2.3 太阳能光化学制氢 104

6.2.4 太阳能直接光催化制氢 105

6.2.5 太阳能热解水制氢 108

6.2.6 光合作用制氢 108

6.3 太阳能-氢能系统 109

6.3.1 太阳能-氢能系统简介 109

6.3.2 太阳能-氢能系统案例 110

6.4 太阳能-氢能系统的科学性、经济性 112

6.4.1 太阳能-氢能系统的科学性 112

6.4.2 太阳能-氢能系统的经济性 112

参考文献 113

第7章 生物质制氢 114

7.1 微生物转化技术 115

7.1.1 生物制氢发展历程 115

7.1.2 生物制氢方法比较 116

7.1.3 生物制氢技术现状 116

7.1.4 生物制氢前景 121

7.2 生物质热化工转化技术 122

7.2.1 热化工转化技术发展史 123

7.2.2 固体燃料的气化 125

7.2.3 生物质热解 129

7.2.4 生物质水热解制氢 131

7.2.5 热化工转化优缺点 132

7.3 生物质制氢方法比较 133

7.4 国际生物质制氢简况 134

7.5 我国生物质利用设想 134

7.5.1 农村的生物质利用 135

7.5.2 国民经济中的大生物质能 136

参考文献 137

第8章 风能、海洋能、水力能、地热能制氢 139

8.1 风能 139

8.2 海洋能 141

8.2.1 潮汐能 141

8.2.2 波浪能 142

8.2.3 海洋温差能 142

8.2.4 海流能 143

8.2.5 海洋盐度差能 143

8.2.6 海草燃料 143

8.2.7 海洋能前景 144

8.3 水力能 144

8.3.1 水力能资源 144

8.3.2 水力能发电制氢 145

8.3.3 水力能制氢优势 145

8.4 地热能 145

参考文献 146

第9章 核能制氢 147

9.1 固体氧化物电解池 147

9.2 热化学循环 149

9.3 核能甲烷蒸汽重整 150

参考文献 152

第10章 含氢载体制氢 153

10.1 氨气制氢 153

10.1.1 氨制氢原理 153

10.1.2 等离子体催化氨制氢新工艺 155

10.1.3 氨制氢的设备 155

10.1.4 其他氨分解制氢方法 155

10.2 甲醇制氢 156

10.2.1 甲醇制氢方法 156

10.2.2 甲醇水蒸气重整制氢 156

10.2.3 甲醇水蒸气重整制氢催化剂 157

10.2.4 甲醇制氢与氢气提纯联合工艺 157

10.2.5 甲醇制氢的新进展 158

10.3 肼制氢气 160

10.3.1 肼分解机理 161

10.3.2 肼分解用催化剂 161

10.3.3 肼分解制氢用途 161

10.4 汽、柴油制氢 162

10.5 烃类分解制氢气和炭黑 162

10.6 NaBH4制氢 163

10.6.1 基本原理 163

10.6.2 NaBH4的催化放氢工艺 164

10.6.3 NaBH4放氢用催化剂 164

10.6.4 设备 165

10.6.5 改进方向 165

参考文献 166

第11章 副产氢气回收及其他制氢方法 168

11.1 副产氢气回收 168

11.2 硫化氢分解制氢 169

11.2.1 硫化氢分解反应基础知识 169

11.2.2 硫化氢分解方法 171

11.2.3 主要研究方向 173

11.3 辐射性催化剂制氢 174

11.4 陶瓷与水反应制氢 174

参考文献 174

第12章 氢气的纯化 175

12.1 氢气中的杂质 175

12.2 为什么要纯化氢气 176

12.2.1 能源工业要求 176

12.2.2 现代工业的要求 177

12.2.3 在电子工业中的应用 177

12.3 实验室纯化方法 178

12.3.1 纯化方法概述 178

12.3.2 实验室催化纯化 179

12.4 工业氢气膜分离法 179

12.4.1 有机膜分离 179

12.4.2 无机膜分离 185

12.4.3 金属膜分离 187

12.5 工业化变压吸附 190

12.5.1 变压吸附制氢工艺原理 191

12.5.2 变压吸附操作基本步骤 191

12.5.3 变压吸附的设备与安装 192

12.5.4 变压吸附制氢工艺的改进 193

12.6 工业化低温分离 194

12.6.1 低温冷凝法 194

12.6.2 低温吸附法 194

12.7 混合法 195

12.7.1 膜分离＋PSA 195

12.7.2 深冷分离＋PSA 196

12.7.3 变温吸附（TSA）+PSA 196

12.8 金属氢化物法 196

参考文献 197

第13章 氢的储存与运输 199

13.1 氢能工业对储氢的要求 199

13.2 目前储氢技术 199

13.2.1 加压气态储存 199

13.2.2 液化储存 202

13.2.3 金属氢化物储氢 203

13.2.4 非金属氢化物储存 206

13.2.5 目前储氢技术与实用化的距离 207

13.3 储氢研究动向 208

13.3.1 高压储氢技术 208

13.3.2 新型储氢合金 208

13.3.3 有机化学储氢 209

13.3.4 碳凝胶 212

13.3.5 玻璃微球 212

13.3.6 氢浆储氢 212

13.3.7 冰笼储氢 213

13.3.8 层状化合物储氢 214

13.4 工业氢气大规模运输方法 214

13.4.1 车船运输 214

13.4.2 管道运输 219

13.4.3 海上运输 225

参考文献 226

第14章 氢燃料加注站 228

14.1 氢气加注站 228

14.1.1 氢气加注站结构 228

14.1.2 国际动向 233

14.1.3 加氢站标准 234

14.1.4 政策与规划 234

14.2 中国加氢站 234

14.2.1 北京绿能飞驰竞立加氢站 235

14.2.2 北京加氢站——氢能华通加氢站 235

14.2.3 上海安亭加氢站 241

14.2.4 上海济阳路加氢站 242

14.3 移动式加氢站 245

14.3.1 主要结构 246

14.3.2 高压储氢瓶组 246

14.3.3 增压机组 246

14.3.4 加注装置 246

14.3.5 控制系统 246

14.3.6 安全 246

14.4 氢气／天然气混合燃料加注站 247

14.4.1 中国山西国新HCNG加注站 247

14.4.2 印度HCNG加注站 249

14.5 焦炉煤气加注站 250

参考文献 251

第15章 氢燃料与燃氢交通工具 252

15.1 氢内燃机基本概念 252

15.2 氢内燃机历史与煤气机 253

15.2.1 氢内燃机历史 253

15.2.2 煤气机 254

15.3 氢内燃机汽车 256

15.4 氢涡轮发动机 260

15.5 氢燃料火箭 263

15.5.1 氢燃料火箭背景 263

15.5.2 我国的氢火箭发动机 264

15.6 混氢燃料 265

15.6.1 氢-汽油混合燃料 266

15.6.2 氢-柴油混合燃料 268

15.6.3 氢和天然气混合燃料 269

15.6.4 焦炉煤气燃料 278

15.6.5 各种燃料比较 280

参考文献 281

第16章 燃氢锅炉 282

16.1 氢气锅炉 282

16.1.1 原理 282

16.1.2 特点 283

16.1.3 应用 284

16.2 燃氢热风炉 285

16.3 燃氢导热油炉 285

16.4 燃氢熔盐炉 285

16.5 氢气炉 286

16.6 燃氢锅炉的安全 287

参考文献 287

第17章 氢气炼铁 288

17.1 氢气炼铁背景 288

17.2 氢气炼铁原理 290

17.3 氢气炼铁优势与难点 292

17.4 氢气炼铁流程、设备与产量 292

17.4.1 流态化法 293

17.4.2 直接还原铁工艺流程比较 293

17.4.3 竖炉容量 294

17.4.4 直接还原铁产量 294

17.5 各国氢气炼铁进展 294

17.5.1 美国 295

17.5.2 日本 295

17.5.3 我国 296

17.6 生物质制氢-直接还原铁新工艺 297

17.7 氢气炼铁前景 297

参考文献 298

第18章 氢氧混合气的应用 299

18.1 氢氧混合气原理与制备 300

18.2 氢氧混合气历史及国际现状 300

18.3 氢氧混合气应用 304

18.3.1 切割领域 304

18.3.2 焊接领域 305

18.3.3 医疗制药领域 305

18.3.4 汽车除碳领域 306

18.3.5 焚烧领域 306

18.3.6 脉冲吹灰 306

18.3.7 窑炉与锅炉节能 307

18.4 氢氧混合气发生器国家标准 307

18.5 结论 308

参考文献 310

第19章 金属氢化物热压缩机 312

19.1 金属氢化物热压缩机原理 312

19.2 国际金属氢化物热压缩机研究 313

19.3 我国金属氢化物热压缩机研究 315

19.4 金属氢化物热压缩机前景 316

参考文献 316

后记 迎接氢能新时代 318