本书全面系统地阐述了氢能技术的基础知识、核心工艺流程以及若干应用案例，共9章。第1章概述氢能特性及其在交通、电力、工业生产等领域中的关键作用；第2章介绍化石能源制氢技术；第3章展示可再生能源制氢的创新路径；第4章详解氢气储存与输运技术；第5章分析氢燃料直接燃烧的化学动力学与设备原理；第6章介绍氢燃料电池的各方面细节；第7章着重讲解氢储能及其在能源系统的作用；第8章探讨氢能在冶金与化工行业的应用；第9章剖析氢能全生命周期的潜在风险及防范措施。
本书注重概念的清晰表达、语言的通俗易懂、理论分析的严谨性、结构的由浅入深编排，并以具有说服力的工程实例为基础，全面系统地论述了氢能技术的基本理论、方法与工艺，最终辅以习题，旨在实现理论与实践的紧密结合。
样章试读
目录
- 目录
第1章 绪论 1
1.1 氢气与氢能 1
1.1.1 氢能的定义 1
1.1.2 氢气的基本性质 1
1.1.3 氢能的循环利用 4
1.2 氢能技术的发展历程 5
1.2.1 氢能技术的起源与发展 5
1.2.2 氢能技术的发展现状 7
1.3 氢能“制-储-运-用” 9
1.3.1 氢能产业链 9
1.3.2 氢气的制备 9
1.3.3 氢气的储运 10
1.3.4 氢能的应用 11
1.4 氢能发展中的机遇与挑战 15
1.4.1 氢能在能源转型中的角色 15
1.4.2 氢能产业发展面临的挑战 16
1.5 本书主要内容与学习方法 16
习题 17
第2章 化石能源制氢 18
2.1 天然气制氢 18
2.1.1 天然气的组成 18
2.1.2 天然气的分类基准和类别 19
2.1.3 天然气蒸汽重整制氢 19
2.1.4 吸附强化甲烷蒸汽重整制氢 24
2.1.5 其他天然气制氢工艺 27
2.2 煤制氢 28
2.2.1 煤的组成及分类 28
2.2.2 煤热解制氢 29
2.2.3 煤气化制氢 32
2.2.4 煤层气制氢 36
2.3 石油制氢 37
2.3.1 石油概述 37
2.3.2 石脑油制氢 38
2.3.3 石油焦气化制氢 40
2.4 工业副产气制氢 40
2.4.1 工业副产气制氢现状 41
2.4.2 典型工业副产气制氢工艺 41
2.4.3 工业副产气制氢的工业应用 44
习题 45
第3章 可再生能源制氢 46
3.1 概述 46
3.2 电解水制氢 46
3.2.1 碱性电解槽制氢 49
3.2.2 聚合物膜电解槽制氢 53
3.2.3 固体氧化物电解槽制氢 56
3.2.4 直接海水电解制氢 59
3.2.5 等离子体电解水制氢 61
3.2.6 电解水制氢性能测试方法和评价指标 64
3.3 生物法制氢 65
3.3.1 生物法制氢的原理 66
3.3.2 微生物发酵制氢反应器 68
3.3.3 技术发展现状 69
3.4 热化学制氢 70
3.4.1 生物质气化制氢 70
3.4.2 有机固废气化制氢 71
3.4.3 太阳能热化学制氢 72
3.5 光催化水解制氢 73
3.5.1 光催化水解制氢的原理 74
3.5.2 光催化水解制氢的主要技术路线 74
3.5.3 光催化水解制氢的研究进展 75
3.5.4 光催化水解制氢的发展前景 77
习题 77
第4章 氢气储存与输运 78
4.1 概述 78
4.2 气态储氢 79
4.2.1 气态高压储氢原理 79
4.2.2 气态高压储氢工艺及设备 79
4.2.3 气态高压储氢应用 80
4.3 液态储氢 82
4.3.1 低温液化储氢 82
4.3.2 有机液体储氢 84
4.4 固态储氢 86
4.4.1 物理吸附储氢 87
4.4.2 金属氢化物储氢 89
4.4.3 化学氢化物储氢 94
4.4.4 固态储氢材料的应用展望 96
4.5 氢气输运与加注技术的应用 97
4.5.1 氢气输运技术的应用 97
4.5.2 氢气加注技术的应用 99
习题 100
第5章 氢燃料直接燃烧 101
5.1 氢气的基本燃烧特性 101
5.1.1 氢气的燃烧反应机理与爆炸极限 102
5.1.2 氢气火焰动力学与特性 105
5.2 氢气燃烧设备与技术 113
5.2.1 氢气内燃机 114
5.2.2 氢气燃气轮机 118
5.2.3 氢气航空航天发动机 126
5.3 氢气掺混燃烧的应用 128
5.3.1 掺混燃料 128
5.3.2 氢气掺混的影响 129
习题 130
第6章 氢燃料电池 131
6.1 概述 131
6.2 结构与工作原理 131
6.3 氢源 132
6.4 氧源 133
6.5 关键材料 133
6.5.1 催化剂 133
6.5.2 质子交换膜 136
6.5.3 气体扩散层 143
6.5.4 双极板 144
6.5.5 密封材料 146
6.6 膜电极及制备技术 147
6.6.1 电极内部的反应与传递过程 147
6.6.2 催化层 147
6.6.3 催化剂覆膜催化层 148
6.6.4 功能化膜电极 152
6.6.5 膜电极的制备 152
6.6.6 膜电极的主要科学与技术问题 152
6.7 单电池性能及影响因素 153
6.7.1 单电池的构成与组装 153
6.7.2 单电池的常规测试 155
6.7.3 运行条件及影响 158
习题 163
第7章 氢储能 164
7.1 概述 164
7.1.1 氢储能路径 164
7.1.2 氢能在综合能源系统中的作用及定位 165
7.2 氢储能及综合能源系统 166
7.2.1 光伏氢能交通一体化应用系统 167
7.2.2 氢能热电联产系统 169
7.2.3 锂电-氢能一体化储能系统 177
7.3 氢储能耦合可再生能源规模化储存 182
7.3.1 可再生能源氢储能 183
7.3.2 可再生能源氢储能制化学品 183
7.3.3 可再生能源氨储能 187
习题 189
第8章 氢冶金和绿氢化工 190
8.1 概述 190
8.2 传统炼铁技术 190
8.2.1 高炉炼铁技术的工艺流程 191
8.2.2 高炉炼铁技术的工艺应用 192
8.2.3 高炉炼铁存在的问题 193
8.3 氢冶金 194
8.3.1 氢冶金原理 194
8.3.2 氢冶金工艺及设备 197
8.3.3 氢冶金技术应用 200
8.4 绿氢化工 203
8.4.1 绿氢与煤化工的耦合关系 204
8.4.2 中国绿氢行业发展现状分析 205
8.4.3 绿氢化工实际应用案例 206
习题 206
第9章 氢安全 207
9.1 概述 207
9.2 氢安全基础 207
9.3 氢安全事故及防范措施 208
9.3.1 氢的泄漏与扩散及防范措施 208
9.3.2 氢火灾与爆炸及防范措施 208
9.3.3 氢脆及防范措施 209
9.4 氢的全生命周期安全问题 209
9.4.1 氢气生产安全 210
9.4.2 氢气储存安全 210
9.4.3 氢气运输安全 211
9.4.4 氢能应用安全 211
习题 213
参考文献 214
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