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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＋PSA195

12.7.2 深冷分离＋PSA196

12.7.3 变温吸附（TSA）+PSA196

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