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