制氢工艺与技术PDF电子书下载

0绪论 1

0.1氢气是“全能”的高级能源并可能成为下一个“主体能源” 1

0.2氢在减排温室气体中的重要地位 2

0.3多种多样、丰富多彩的制氢方法 3

0.3.1根据制氢原料分类 3

0.3.2根据制氢原理分类 4

0.4我国是世界产氢第一大国，化石燃料是目前制氢主力 5

0.4.1全国煤炭、天然气制氢潜在产能 5

0.4.2 2016年全国氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能 5

0.5 氢能是二次能源吗？ 6

第1章 煤制氢 9

1.1传统煤制氢技术 10

1.2煤气化制氢工艺 10

1.2.1煤的气化 10

1.2.2一氧化碳变换 11

1.2.3酸性气体脱除技术 11

1.2.4 H2提纯技术 12

1.2.5“三废”处理 12

1.3煤制氢国内外发展现状 12

1.3.1国外煤制氢发展状况 12

1.3.2国内煤制氢发展状况 13

1.4煤气化技术 13

1.4.1固定床气化技术 13

1.4.2流化床气化技术 14

1.4.3气流床气化技术 14

1.5煤制氢技术经济性 16

1.5.1煤制氢与天然气制氢的经济技术指标对比 16

1.5.2煤制氢技术经济影响因素分析 18

1.6煤制氢前景 19

1.7褐煤制氢 20

1.7.1背景介绍 20

1.7.2工艺介绍 21

1.7.3成本计算及CO2排放量 23

1.7.4总结与展望 24

1.8煤炭地下气化制氢 25

1.8.1煤炭地下气化研究综述 25

1.8.2国外煤炭地下气化 25

1.8.3我国的地下煤气化试验 26

1.8.4地下煤气化制氢前景 27

1.9煤制氢零排放技术 28

1.10电解煤水制氢 29

1.10.1电解煤水制氢的研究现状和前景 29

1.10.2电解煤水制氢的反应机理 30

1.10.3电解煤水制氢技术的特点 33

1.11超临界煤水制氢 35

1.11.1概论 35

1.11.2我国研究情况 35

1.11.3国外研究情况 37

1.11.4展望 37

1.12煤／石油焦制氢 38

参考文献 38

第2章 天然气制氢 42

2.1天然气在含氧（元素）环境下的制氢技术 42

2.1.1基本原理 42

2.1.2技术进展 43

2.1.3关键设备 47

2.1.4优点与问题 49

2.2天然气无氧芳构化制氢工艺 49

2.2.1基本原理 49

2.2.2制氢工艺 50

2.2.3设备 53

2.2.4优点与问题 53

2.3天然气直接裂解制氢与碳材料工艺 53

2.3.1 基本原理 53

2.3.2制氢气工艺 54

2.3.3反应设备 57

2.3.4优点与问题 59

参考文献 59

第3章 石油制氢 63

3.1石油制氢原料 63

3.2制氢工艺简介 64

3.2.1石脑油制氢 64

3.2.2重油制氢 64

3.2.3石油焦制氢 65

3.2.4炼厂干气制氢 65

3.3石油原料制氢经济 66

参考文献 67

第4章 可再生能源制氢 68

4.1太阳能制氢 68

4.1.1太阳光直接分解水制氢 68

4.1.2太阳光热化学分解水制氢 73

4.1.3太阳能发电、电解水制氢（PTG） 73

4.2生物质能制氢 74

4.2.1生物质生物发酵制氢 75

4.2.2生物质化工热裂解制氢 76

4.2.3生物质制乙醇、乙醇制氢 79

4.3风能制氢 84

4.3.1风电制氢 84

4.3.2风-氢能源系统（WHHES）介绍 85

4.3.3应用范例 86

4.3.4吉林省长岭县龙凤湖20万千瓦风电制氢及HCNG示范项目介绍 87

4.4海洋能制氢 89

4.4.1潮汐能 89

4.4.2波浪能 89

4.4.3温度差能 89

4.4.4海流能 90

4.4.5海洋盐度差能 90

4.4.6 海草燃料 91

4.4.7海洋能制氢前景 91

4.5水力能制氢 91

4.5.1水力能资源 91

4.5.2水力能发电制氢 91

4.5.3水力能制氢优势 92

4.6 地热能制氢 92

参考文献 92

第5章 太阳能光解水制氢 96

5.1光催化研究开端 96

5.2光催化分解水的基本原理 97

5.2.1光催化分解水过程 97

5.2.2光催化分解水反应热力学 97

5.2.3光催化分解水反应动力学 98

5.3研究进展 99

5.3.1分解水制氢光催化剂 99

5.3.2提高光催化剂分解水制氢效率的方法 101

5.3.3光催化分解水制氢反应器 103

5.4结论与展望 109

参考文献 109

第6章 生物质发酵制氢 113

6.1基本原理 113

6.2研究进展 114

6.2.1接种物的选择以及处理方式 114

6.2.2反应pH值 116

6.2.3温度 116

6.2.4原料 116

6.2.5反应器 117

6.3案例介绍 117

6.4优点与问题 119

参考文献 119

第7章 生物质热化学制氢 122

7.1生物质简介 122

7.2生物质热解制氢 123

7.2.1生物质热解反应 123

7.2.2生物质热解制氢的影响因素 125

7.2.3生物质热解制氢反应器及技术 130

7.3生物质气化制氢 133

7.3.1生物质气化原理 134

7.3.2气化介质 134

7.3.3气化炉及工艺 135

7.3.4生物质气化过程强化 137

7.3.5生物质超临界水气化制氢 138

7.4生物油制氢技术 139

7.4.1生物油简介 139

7.4.2生物油蒸汽重整制氢 139

7.4.3生物油自热重整制氢 140

7.4.4生物油重整制氢反应器技术 141

7.5生物质热化学制氢技术评述 143

7.5.1 生物质热化学制氢的技术经济性 143

7.5.2生物质热化学制氢的CO2排放 144

参考文献 145

第8章 核能制氢 149

8.1核能制氢技术 149

8.1.1核能制氢主要工艺 150

8.1.2核能制氢用反应堆 153

8.2核能制氢国内外研究进展 154

8.2.1日本 155

8.2.2美国 155

8.2.3法国 155

8.2.4韩国 156

8.2.5加拿大 156

8.2.6中国 157

8.3核能制氢的经济性与安全性 160

8.3.1经济性 160

8.3.2安全性 161

8.4核能制氢的综合应用前景 162

8.4.1核能制氢——氢冶金 162

8.4.2其他 164

参考文献 165

第9章 等离子体制氢 167

9.1等离子体简介 167

9.2等离子体的制备 168

9.3等离子体制氢研究现状 169

9.4等离子体制氢的优缺点 173

参考文献 174

第10章 汽油、柴油制氢 175

10.1基本原理 175

10.2研究进展 176

10.2.1 汽油、柴油制氢工艺 176

10.2.2设备 179

10.3优点与问题 181

参考文献 181

第11章 醇类重整制氢 184

11.1甲醇制氢 184

11.1.1甲醇水蒸气重整制氢 184

11.1.2甲醇水相重整制氢 189

11.2生物燃料乙醇制氢 189

11.2.1 乙醇直接裂解制氢 191

11.2.2乙醇水蒸气重整制氢 191

11.2.3乙醇二氧化碳重整制氢 193

11.2.4乙醇制氢催化剂 194

11.3醇类重整制氢反应器及技术 198

11.3.1固定床反应器 199

11.3.2微通道反应器 200

11.3.3微结构反应器 203

11.3.4膜反应器 205

11.4电催化强化乙醇制氢 208

11.5等离子体强化乙醇制氢 208

11.6甲醇、乙醇制氢技术的特点和问题 209

11.6.1 甲醇、乙醇制氢的技术经济性 209

11.6.2甲醇、乙醇制氢的CO2排放 209

11.6.3制氢与燃料电池耦合系统 209

参考文献 212

第12章 甘油重整制氢 217

12.1背景及甘油的来源 217

12.2甘油的物化性质 218

12.3甘油水蒸气重整制氢 219

12.3.1热力学分析 220

12.3.2反应机理 221

12.3.3催化剂 223

12.4甘油水相重整制氢 229

12.5甘油干重整制氢 231

12.6甘油光催化重整制氢 231

12.7甘油高温热解法重整制氢 232

12.8甘油超临界重整制氢 232

12.9甘油吸附增强重整制氢 232

12.10甘油制氢技术的CO2排放 237

12.11甘油制氢技术的经济性 237

参考文献 239

第13章 甲酸分解制氢 243

13.1基本原理 243

13.2甲酸的来源 243

13.3甲酸分解催化剂 245

13.3.1均相催化剂 245

13.3.2非均相催化剂 252

13.4甲酸分解制氢技术及设备 258

13.5甲酸分解制氢技术的优点和问题 259

参考文献 260

第14章 氨气制氢 264

14.1氨制氢原理 264

14.1.1氨分解制氢的热力学 264

14.1.2氨分解制氢的动力学 265

14.1.3热催化法分解氨气制氢 267

14.1.4等离子体催化氨制氢新工艺 268

14.2氨制氢的设备 268

14.3其他氨分解制氢方法 268

14.4和甲醇制氢比较 269

参考文献 270

第15章 烃类分解生成氢气和炭黑的制氢方法 272

15.1烃的定义及制氢方法 272

15.2烃类分解制取氢气和炭黑方法 272

15.2.1热裂解法 272

15.2.2等离子体法 273

15.3天然气催化热裂解制造氢气和炭黑（TCD） 273

15.3.1传统的天然气热裂解 273

15.3.2天然气热裂解制氢气和炭黑的新方法 273

15.3.3天然气催化热裂解制造氢气和炭黑（TCD） 274

15.4热分解制氢气和炭黑与传统方法的比较 274

15.4.1分解甲烷的能耗 274

15.4.2氢气产品的能耗与原料消耗 275

15.4.3排放CO2比较 275

15.4.4能量利用比较 275

参考文献 275

第16章NaBH4制氢 276

16.1基本原理 276

16.2 研究进展 277

16.2.1 NaBH4制氢工艺 277

16.2.2设备 279

16.3优点与问题 281

参考文献 281

第17章 硫化氢分解制氢 282

17.1硫化氢分解反应基础知识 282

17.1.1反应原理 282

17.1.2热力学分析 282

17.1.3动力学研究 283

17.1.4动力学反应机理 283

17.2硫化氢分解方法 284

17.2.1热分解法 284

17.2.2电化学法 285

17.2.3电场法 286

17.2.4微波法 286

17.2.5光化学催化法 286

17.2.6等离子体法 286

17.3主要研究方向 288

参考文献 289

第18章 金属粉末制氢 290

18.1什么金属能制氢 290

18.2铝制氢 291

18.2.1 AI-H2O体系 291

18.2.2铝制氢设备 295

18.3镁制氢 295

18.4锌制氢 296

18.5铁制氢 297

18.6结语和展望 297

参考文献 297

第19章 液氢 299

19.1液氢背景及性质 299

19.1.1液氢性质 299

19.1.2液氢外延产品 299

19.2液氢用途 302

19.3液氢的生产 302

19.3.1正氢与仲氢 302

19.3.2液氢生产工艺 303

19.3.3液氢生产典型流程 305

19.3.4全球液氢生产 307

19.3.5液氢生产成本 308

19.4液氢的储存与运输 309

19.4.1 液氢储存 309

19.4.2液氢运输 310

19.5液氢加注系统 312

19.5.1液氢加注系统 312

19.5.2防止两相流的措施 312

19.6液氢的安全 313

19.7中国液氢 314

19.8小结 315

参考文献 315

第20章 副产氢气的回收与净化 317

20.1变压吸附法 318

20.1.1背景 318

20.1.2氢气分离的各种方法比较 318

20.1.3变压吸附制氢工艺 319

20.1.4变压吸附在氢气分离中的应用与发展 323

20.2膜分离法 325

20.2.1有机膜分离 325

20.2.2无机膜分离 330

20.2.3液态金属分离 331

20.3深冷分离法 332

20.3.1低温吸附法 332

20.3.2工业化低温分离 333

参考文献 333