氫氣生產及熱化學利用

《氫氣生產及熱化學利用》是2015年化學工業出版社出版的圖書，作者是毛宗強、毛志明。

基本信息

作者：毛宗強、毛志明 編著

叢書名：21世紀可持續能源叢書

出版日期：2015年5月

書號：978-7-122-23149-9

開本：B5 710×1000　1/16

裝幀：平

版次：1版1次

頁數：321頁

內容簡介

本書是《21世紀可持續能源叢書》之一。

本書系統、全面地介紹了大規模工業製造氫氣的方法和氫氣的熱化學利用。

內容包括氫的背景，熱化學制氫、電解水制氫和電漿制氫等三種不同的制氫原理，化石能源制氫、可再生能源制氫、核能制氫、各種含氫載體制氫和副產氫氣回收及其他工業制氫方法。

本書還介紹氫的純化、儲存與運輸和氫燃料的加注。

本書的氫能套用部分沒有包括已有大量文獻介紹的燃料電池，而是聚焦目前就有廣闊市場的氫氣的各種熱利用方法，包括用於內燃機車船的氫燃料、氫氣煉鐵、氫氧氣切割、焊接金屬，氫氣鍋爐和金屬氫化物壓縮機等。

本書可供從事能源研究的工程技術人員、高等學校相關專業的教師和學生參考。也適合於從事能源領域的科技人員和管理人員及一般讀者閱讀。

目錄

第1章氫的背景1

11發現過程1

111氫從何而來1

112氫發現簡史1

12氫的分布4

121地球上的氫4

122空間中的氫4

123人體中的氫4

13氫的性質5

131氫的原子結構和分子結構5

132氫的物理性質5

133氫的化學性質9

134氫鍵10

135正氫和仲氫10

14氫的形態（氣、液、固）12

141氣氫12

142液氫12

143固體氫14

15氫的實驗室製備15

151製備方法15

152實驗裝置15

16氫的能源特性17

17氫的同位素18

171氫同位素的發現18

172氫同位素的性質19

173氫同位素的用途19

18分數氫20

181分數氫的提出20

182分數氫理論對重大理論提出的挑戰21

183來自科學界的兩種對立觀點22

184分數氫理論展望24

19冷聚變與“鎳氫”24

110工業化生產氫氣25

參考文獻26

第2章熱化學制氫27

21熱化學制氫簡介27

211熱化學制氫的歷史27

212熱化學制氫現狀28

213熱化學循環體系的選擇31

214熱化學制氫的國內現狀32

215熱化學制氫的展望32

22高溫熱解水制氫35

221高溫熱解水制氫原理35

222高溫熱解水制氫的難點36

223高溫熱解水制氫前景36

參考文獻36

第3章水電解制氫38

31水電解制氫的基本原理38

311水電解38

312電阻電壓降42

32水電解的能量與物料平衡44

33水電解制氫裝置45

34氫氧混合氣——布朗氣51

35固體聚合物電解質水電解槽52

351電解槽結構53

352固體聚合物電解質54

353電極材料54

354集電器54

355SPE水電解技術的發展54

356SPE水電解技術前景55

36固體電解質高溫水蒸氣電解槽56

37小型氫氣發生器57

38重水電解59

39煤水電解制氫59

310壓力水電解制氫60

3101壓力水電解的極限60

3102操作壓力與槽電壓的關係60

3103工作壓力與氣體純度的關係60

3104操作壓力與氣體中濕含量的關係61

3105採用壓力電解槽的意義61

311電解海水制氫61

3111海水電解的氯氣析出62

3112用特殊電極避免氯氣析出62

3113海水電解制氫設備63

3114海水電解制氫與淡水電解制氫區別64

3115海水電解現狀及發展方向65

參考文獻65

第4章電漿制氫67

41什麼是電漿67

42如何產生電漿68

43電漿制氫研究現狀70

44電漿制氫的優缺點73

參考文獻74

第5章化石能源制氫75

51煤制氫77

511傳統煤制氫技術78

512我國煤炭氣化制氫現狀79

513地下煤炭氣化制氫82

514煤制氫零排放技術90

515煤炭氣化制氫用途92

52天然氣制氫92

521天然氣水蒸氣重整制氫93

522天然氣部分氧化重整制氫96

523天然氣熱裂解制氫氣97

524天然氣催化裂解制氫氣98

525天然氣制氫氣新方法98

526天然氣制氫反應器99

53液體化石能源制氫99

54化石能源制氫成本100

參考文獻101

第6章太陽能制氫102

61什麼是太陽能102

62如何用太陽能制氫103

621太陽能水電解制氫103

622太陽能熱化學制氫104

623太陽能光化學制氫104

624太陽能直接光催化制氫105

625太陽能熱解水制氫108

626光合作用制氫108

63太陽能氫能系統109

631太陽能氫能系統簡介109

632太陽能氫能系統案例110

64太陽能氫能系統的科學性、經濟性112

641太陽能氫能系統的科學性112

642太陽能氫能系統的經濟性112

參考文獻113

第7章生物質制氫114

71微生物轉化技術115

711生物制氫發展歷程115

712生物制氫方法比較116

713生物制氫技術現狀116

714生物制氫前景121

72生物質熱化工轉化技術122

721熱化工轉化技術發展史123

722固體燃料的氣化125

723生物質熱解129

724生物質水熱解制氫131

725熱化工轉化優缺點132

73生物質制氫方法比較133

74國際生物質制氫簡況134

75我國生物質利用構想134

751農村的生物質利用135

752國民經濟中的大生物質能136

參考文獻137

第8章風能、海洋能、水力能、地熱能制氫139

81風能139

82海洋能141

821潮汐能141

822波浪能142

823海洋溫差能142

824海流能143

825海洋鹽度差能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水力能資源144

832水力能發電制氫145

833水力能制氫優勢145

84地熱能145

參考文獻146

第9章核能制氫147

91固體氧化物電解池147

92熱化學循環149

93核能甲烷蒸汽重整150

參考文獻152

第10章含氫載體制氫153

101氨氣制氫153

1011氨制氫原理153

1012電漿催化氨制氫新工藝155

1013氨制氫的設備155

1014其他氨分解制氫方法155

102甲醇制氫156

1021甲醇制氫方法156

1022甲醇水蒸氣重整制氫156

1023甲醇水蒸氣重整制氫催化劑157

1024甲醇制氫與氫氣提純聯合工藝157

1025甲醇制氫的新進展158

103肼制氫氣160

1031肼分解機理161

1032肼分解用催化劑161

1033肼分解制氫用途161

104汽、柴油制氫162

105烴類分解制氫氣和炭黑162

106NaBH4制氫163

1061基本原理163

1062NaBH4的催化放氫工藝164

1063NaBH4放氫用催化劑164

1064設備165

1065改進方向165

參考文獻166

第11章副產氫氣回收及其他制氫方法168

111副產氫氣回收168

112硫化氫分解制氫169

1121硫化氫分解反應基礎知識169

1122硫化氫分解方法171

1123主要研究方向173

113輻射性催化劑制氫174

114陶瓷與水反應制氫174

參考文獻174

第12章氫氣的純化175

121氫氣中的雜質175

122為什麼要純化氫氣176

1221能源工業要求176

1222現代工業的要求177

1223在電子工業中的套用177

123實驗室純化方法178

1231純化方法概述178

1232實驗室催化純化179

124工業氫氣膜分離法179

1241有機膜分離179

1242無機膜分離185

1243金屬膜分離187

125工業化變壓吸附190

1251變壓吸附制氫工藝原理191

1252變壓吸附操作基本步驟191

1253變壓吸附的設備與安裝192

1254變壓吸附制氫工藝的改進193

126工業化低溫分離194

1261低溫冷凝法194

1262低溫吸附法194

127混合法195

1271膜分離+PSA195

1272深冷分離+PSA196

1273變溫吸附（TSA）+PSA196

128金屬氫化物法196

參考文獻197

第13章氫的儲存與運輸199

131氫能工業對儲氫的要求199

132目前儲氫技術199

1321加壓氣態儲存199

1322液化儲存202

1323金屬氫化物儲氫203

1324非金屬氫化物儲存206

1325目前儲氫技術與實用化的距離207

133儲氫研究動向208

1331高壓儲氫技術208

1332新型儲氫合金208

1333有機化學儲氫209

1334碳凝膠212

1335玻璃微球212

1336氫漿儲氫212

1337冰籠儲氫213

1338層狀化合物儲氫214

134工業氫氣大規模運輸方法214

1341車船運輸214

1342管道運輸219

1343海上運輸225

參考文獻226

第14章氫燃料加注站228

141氫氣加注站228

1411氫氣加注站結構228

1412國際動向233

1413加氫站標準234

1414政策與規劃234

142中國加氫站234

1421北京綠能飛馳競立加氫站235

1422北京加氫站——氫能華通加氫站235

1423上海安亭加氫站241

1424上海濟陽路加氫站242

143移動式加氫站245

1431主要結構246

1432高壓儲氫瓶組246

1433增壓機組246

1434加注裝置246

1435控制系統246

1436安全246

144氫氣/天然氣混合燃料加注站247

1441中國山西國新HCNG加注站247

1442印度HCNG加注站249

145焦爐煤氣加注站250

參考文獻251

第15章氫燃料與燃氫交通工具252

151氫內燃機基本概念252

152氫內燃機歷史與煤氣機253

1521氫內燃機歷史253

1522煤氣機254

153氫內燃機汽車256

154氫渦輪發動機260

155氫燃料火箭263

1551氫燃料火箭背景263

1552我國的氫火箭發動機264

156混氫燃料265

1561氫汽油混合燃料266

1562氫柴油混合燃料268

1563氫和天然氣混合燃料269

1564焦爐煤氣燃料278

1565各種燃料比較280

參考文獻281

第16章燃氫鍋爐282

161氫氣鍋爐282

1611原理282

1612特點283

1613套用284

162燃氫熱風爐285

163燃氫導熱油爐285

164燃氫熔鹽爐285

165氫氣爐286

166燃氫鍋爐的安全287

參考文獻287

第17章氫氣煉鐵288

171氫氣煉鐵背景288

172氫氣煉鐵原理290

173氫氣煉鐵優勢與難點292

174氫氣煉鐵流程、設備與產量292

1741流態化法293

1742直接還原鐵工藝流程比較293

1743豎爐容量294

1744直接還原鐵產量294

175各國氫氣煉鐵進展294

1751美國295

1752日本295

1753我國296

176生物質制氫直接還原鐵新工藝297

177氫氣煉鐵前景297

參考文獻298

第18章氫氧混合氣的套用299

181氫氧混合氣原理與製備300

182氫氧混合氣歷史及國際現狀300

183氫氧混合氣套用304

1831切割領域304

1832焊接領域305

1833醫療製藥領域305

1834汽車除碳領域306

1835焚燒領域306

1836脈衝吹灰306

1837窯爐與鍋爐節能307

184氫氧混合氣發生器國家標準307

185結論308

參考文獻310

第19章金屬氫化物熱壓縮機312

191金屬氫化物熱壓縮機原理312

192國際金屬氫化物熱壓縮機研究313

193我國金屬氫化物熱壓縮機研究315

194金屬氫化物熱壓縮機前景316

參考文獻316

後記迎接氫能新時代318