太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统 氢经济时代的科学和技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 现状 1

1.2 石油峰值理论 1

1.3 能源的种类以及对环境的影响 3

1.4 能源系统的可持续性 5

1.5 氢新能源系统 6

1.6 前景 6

1.7 氢能的替代品 8

参考文献 8

第2章 氢 10

2.1 氢气和能源载体 10

2.2 性质 11

2.3 生产 12

2.3.1 蒸汽重整 13

2.3.2 固体燃料汽化 13

2.3.3 部分氧化 14

2.3.4 电解水 14

2.3.5 热裂解 14

2.3.6 氨裂解 15

2.3.7 其他体系：光化学、光生物学、半导体及它们的组合 15

2.4 用法 16

2.4.1 直接燃烧 16

2.4.2 催化燃烧 19

2.4.3 直接燃烧蒸汽法 19

2.4.4 燃料电池 19

2.5 退化现象和材料兼容性 19

2.5.1 材料退化 19

2.5.2 材料选择 20

2.6 配件：管道、接头和阀门 21

2.7 传输 21

参考文献 23

第3章 电解槽和燃料电池 24

3.1 引言 24

3.2 化学动力学 25

3.3 热力学 25

3.4 电极动力学 27

3.4.1 活化极化 27

3.4.2 欧姆极化 27

3.4.3 浓差极化 28

3.4.4 反应极化 28

3.4.5 转移极化 29

3.4.6 输运现象 29

3.4.7 温度和压力对极化损耗的影响 29

3.5 电池的能量和效用能 29

3.6 电解槽 30

3.6.1 电解槽的功能 30

3.6.2 电解槽技术 31

3.6.3 热力学 32

3.6.4 数学模型 34

3.6.5 热模型 35

3.7 燃料电池 36

3.7.1 燃料电池功能 36

3.7.2 燃料电池技术 38

3.7.3 热力学 40

3.7.4 数学模型 43

3.7.5 热模型 44

参考文献 44

第4章 太阳辐射和光电转换 46

4.1 太阳辐射 46

4.2 光伏效应、半导体和p-n结 48

4.3 晶体硅光伏电池 50

4.4 其他电池技术 52

4.5 转换损失 53

4.6 I-U曲线中的变化 54

4.7 光伏电池和组件 55

4.8 光伏电站的种类 56

4.9 表面接收的辐射 58

4.10 工作点的选择 59

参考文献 61

第5章 风能 63

5.1 简介 63

5.2 风的数学描述 64

5.3 风的等级划分 66

5.4 风力发电机的数学模型 67

5.5 功率控制及其系统设计 72

5.6 风力发电机的级别划分 75

5.7 发电机 75

5.8 计算实例 76

5.9 环境影响 77

参考文献 77

第6章 其他能用于制氢的可再生能源 78

6.1 太阳热能 78

6.2 水力发电 79

6.3 潮汐能、波浪能和海洋温差能 80

6.4 生物质能 81

参考文献 81

第7章 储氢 83

7.1 储氢过程中的问题 83

7.2 物理存储 84

7.2.1 压缩存储 84

7.2.2 液化存储 87

7.2.3 玻璃或塑料容器存储 88

7.3 物理化学存储 89

7.3.1 物理吸附 89

7.3.2 分子间相互作用的经验模型 90

7.3.3 吸附和脱附速率 91

7.3.4 吸附和脱附的实验测试 93

7.3.5 等温吸附线 93

7.3.6 吸附热动力学 94

7.3.7 其他的吸附等温线 95

7.3.8 吸附等温线的分类 96

7.3.9 碳材料在物理吸附氢气中的应用 96

7.3.10 替代碳的物理吸附 98

7.3.11 沸石材料 98

7.3.12 金属氢化物 99

7.4 化学存储 100

7.4.1 化学氢化 100

参考文献 101

第8章 其他电力储能技术 103

8.1 引言 103

8.2 电化学储能 103

8.2.1 阀控式铅酸电池 104

8.2.2 锂离子电池 105

8.2.3 钒电池 106

8.3 超级电容器储能 108

8.4 压缩空气储能 109

8.5 地下抽水蓄能 109

8.6 抽热蓄能 109

8.7 天然气生产储能 110

8.8 飞轮储能 110

8.9 超导磁储能 111

参考文献 111

第9章 太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统的仿真研究 113

9.1 太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统 113

9.2 逻辑控制 114

9.3 性能分析 115

9.3.1 收集系统效率 116

9.3.2 整体效率 118

9.4 光伏转换和压缩存储的仿真 119

9.5 光伏转换和活性炭存储的仿真 126

9.6 风能转换、压缩和活性炭存储的仿真 133

9.7 有关火用分析的说明 140

9.8 太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统仿真的评论 140

参考文献 140

第10章 太阳能制氢的能量转换、储存及利用系统的实际应用 143

10.1 简介 143

10.2 FIRST项目 143

10.3 Schatz太阳能制氢项目 145

10.4 ENEA项目 146

10.5 Zollbruck小镇的村镇发电系统 146

10.6 GlasHusEtt项目 147

10.7 Trois-Rivière（三河）发电站 148

10.8 SWB工业电站 149

10.9 HaRI项目 150

10.10 从实际应用中得出的结论 151

参考文献 152

第11章 结语 153