能源化學[第二版]

本書主要介紹能源化學的反應原理、技術類型、套用特徵及功能作用，重點介紹了能源領域國內外研究工作進展及發展前景，體現理論與實驗、基礎與套用、前沿與主流的結合。全書共12章，包括能源簡介、煤炭、石油、天然氣、核能、太陽能、風能、地熱能、生物質能、海洋能、儲能技術、氫能和燃料電池。本書圖文並茂、深入淺出，可以作為從事能源、化學、化工、材料、電力、石油、環境等學科研究生和本科生的教學用書，也可供廣大科技工作者和政府管理人員參考，還可作為科學愛好者的科普讀物。

前言

《能源化學》（第1版）於2004年3月出版至今已經十年了，在這期間能源化學作為重要科技，與清潔能源、節能環保、新興產業等緊密融合，在推動科技進步，改善產業結構，促進經濟發展，提高人民生活質量和滿足社會重大需求方面都擔當重任，能源化學也因此得到發展並不斷充實和提高。

能源是人類生存和發展的重要物質基礎，包括煤炭、石油、天然氣等不可再生的化石能源，以及核能（核裂變和核聚變）、太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物質能和氫能等新能源和可再生能源。限於篇幅，已經成稿的風能和海洋能部分未在第1版收錄。隨著我國能源結構的調整，這一部分所占比重有增加的趨勢。

在2009年底哥本哈根世界氣候大會前夕，我國提出到2020年單位GDP二氧化碳排放量將比2005年下降40%~45%，通過大力發展可再生能源、積極推進核電建設等行動，爭取到2020年非化石能源占一次性能源消費比重達到15%左右等自主減排行動目標，這是我國統籌國內可持續發展和應對氣候變化所作的戰略選擇。要實現這兩個剛性指標，一是從總量上合理控制能源消費，提高能源效率，促進節能；二是改善能源結構，大力發展新能源和可再生能源，促進GDP能源強度和CO2強度較大幅度的下降，努力建設以低碳排放為特徵的產業體系和消費方式，實現綠色、低碳發展。

為此，在吸收能源化學的新進展和科研成果的基礎上，此次再版，增補、修訂和完善了有關內容。例如，考慮到大力發展的風能、太陽能等可再生能源在未來能源中的重要地位，以及實施海洋戰略、建設海洋強國的發展戰略，特地新增了風能（第7章）、海洋能（第10章）；針對可再生能源發展面臨電力品質差和併網難、建設堅強智慧型電網和微電網等電網新技術的瓶頸問題，新增儲能技術（第11章）。同時，對於低碳技術的研究和套用，在其他章節的研究內容也做了相關修改補充，如在第1章的能源與經濟、碳排放與減排，第2章的潔淨煤技術、CO2的捕集與封存技術，第3章的能源安全，第4章的非常規天然氣、頁岩氣，第5章的核燃料循環等都是新增的內容；原來的第6章氫能與第10章燃料電池合併為現在的第12章氫能與燃料電池。這樣全書共12章，對人類社會所使用的能源及對通過化學反應、化工製備材料技術直接或間接地實現能量轉換與儲存的能源化學進行較為全面系統的介紹。

目錄

第1章能源簡介

11能源的定義及分類

12能源利用史

13能源化學

131能量轉化

132能量儲存

14能源與經濟

15能源與環境

151大氣污染和溫室效應

152碳排放和減排

153中國的能源環境

16能源與材料

17能源儲量及消費

171計量單位及換算

172儲量

173消費

174結構變化趨勢

18中國的能源發展

181中國能源資源的特點

182中國能源資源開發面臨的挑戰

183中國提高能源供應能力的措施

19能源發展趨勢

第2章煤炭

21煤的形成

22煤的基本分析指標及分類

221基本分析指標

222煤的分類

23煤的結構模型

24煤的開採與運輸

25我國煤炭資源和消費特點

251煤炭資源特點

252煤炭消費特點

26煤的綜合利用與潔淨煤技術

261煤炭綜合利用

262潔淨煤技術

27煤的淨化技術

271煤炭分選

272型煤和水煤漿技術

273煤矸石的綜合利用

28煤的先進燃燒技術

281燃燒反應

282常規燃煤的低氮氧化物燃燒技術

283循環流化床燃燒技術

284水煤漿燃燒技術

29煤的燃後淨化技術

291煙氣除塵技術

292煙氣脫硫技術

293煙氣脫硝技術

210煤的現代化利用技術

2101煤的液化

2102煤的氣化

2103潔淨煤發電技術

211CO2的捕集與封存技術

212結語

第3章石油

31石油的重要性

32石油的生成和聚集

33石油的開採

34石油的組成

35石油的煉製

351石油的蒸餾

352重油的裂化

353催化加氫

354催化重整

36石油化工——國民經濟的支柱

37工業的血液——流動的烏金

371汽油的使用牌號和優質汽油的製備

372航空煤油

373柴油

374燃料油和潤滑油

38我國的石油發展

39能源安全

310結束語

第4章天然氣

41天然氣的組成和分類

42天然氣的開採和儲運

43天然氣化工

44天然氣實用技術

45非常規天然氣

451煤層氣及其利用

452頁岩氣

453天然氣水合物

46中國的天然氣發展及市場

47結語

第5章核能

51核能發現史話

52核能的利用

53核裂變和核聚變

531核裂變

532核聚變

54核反應堆

541裂變裝置

542聚變裝置

543核能發電原理

544不同形式反應堆

545核能技術發展趨勢

55核燃料循環

551核燃料循環過程

552核燃料循環體系

553核燃料循環方式

56核能利用與環境

57迅速發展的核電事業

571簡史

572我國的核電發展

第6章太陽能

61太陽能簡介

62太陽能的光熱利用

621太陽能熱水系統

622太陽能熱發電

623太陽能製冷與空調技術

624太陽房

625其他太陽能熱利用技術

63太陽能的光電利用——太陽能電池

631太陽能電池簡介

632太陽能光譜

633太陽能電池發電原理

634太陽能電池效率和評價參數

635幾類太陽能電池

636光伏電池新技術

64太陽能光化學利用

641光合作用

642光化學作用——光解水制氫

643光電電解/熱解制氫

65空間太陽能電站

66太陽能的儲存與輸送

67太陽能在我國的套用

671我國太陽能利用發展歷程

672我國的太陽能資源及市場

673我國太陽能發電的成果及前景

第7章風能

71風的形成及特點

72我國風能資源

73風能利用

731風力發電概況

732風力發電系統的種類

74風力發電場的選擇和風力發電機

741風電場選擇

742風力機

75大規模風電發展面臨的主要問題

第8章地熱能

81地熱能簡介

82地熱流體的性質

83地熱開採技術

84地熱能的利用

841地熱的直接利用

842地熱發電

85我國地熱能利用技術展望

第9章生物質能

91生物質——最古老的能源

92生物質能資源

93國內外生物質能發展現狀

94生物質的利用

941生物質直接燃燒

942生物質氣化技術

943生物質液化技術

944生物質固化技術

95“綠色燃油”作物

96生物質發電

97我國生物質能源發展戰略

第10章海洋能

101海洋能概況

102潮汐能

1021概述

1022潮汐電站的分類

1023潮汐電站的選址

1024我國潮汐能的開發

103海流能

1031概述

1032海流的渦輪發電機類型

1033海流能發電現狀

104波浪能

1041概述

1042波浪能發電裝置的分類

1043國外波浪能的研究現狀

1044我國波浪能的研究現狀

105溫差能

1051概述

1052溫差能發電裝置分類

1053溫差能發電裝置的結構

1054溫差能發電站的選址

1055國外溫差能發電研究現狀

1056我國溫差能發電研究現狀

106鹽差能

1061概述

1062鹽差能發電方式分類

1063鹽差能發電的研究現狀

107我國海洋發展戰略

第11章儲能技術

111發展儲能技術的必要性

112儲能技術發展

113儲能技術分類

114物理儲能

1141抽水蓄能

1142壓縮空氣儲能

1143飛輪儲能

1144超導磁儲能

115化學儲能

1151電化學電容器

1152蓄電池

1153鉛酸蓄電池

1154超級電池

1155鎳氫電池

1156鈉硫和鈉金屬鹵化物電池

1157液流電池

1158鋰離子電池

1159金屬空氣電池

116儲能逆變器

117電池管理系統

第12章氫能和燃料電池

121氫能特點

122氫的製取

1221實驗室中製備氫氣

1222氫氣的工業生產

123氫的存儲與運輸

1231壓縮氣體儲氫

1232低溫液氫儲存

1233金屬氫化物儲氫

1234複合氫化物儲氫

1235有機液體儲氫

1236物理吸附為主的儲氫材料

1237氫氣輸送體系

124氫的利用

1241液氫的使用

1242化學工業用氫

1243鎳/氫電池的負極儲氫材料

1244氫能汽車

1245家庭用氫

1246燃料電池

125燃料電池概述

126燃料電池的特性

127燃料電池類型

128燃料電池發展簡史

129鹼性燃料電池

1291原理

1292AFC關鍵部件

1293阿波羅系統

1294其他AFC系統

1210磷酸燃料電池

12101簡介

12102關鍵部件

12103套用

1211熔融碳酸鹽燃料電池

12111簡介

12112關鍵部件

12113重整

12114套用

1212固體氧化物燃料電池

12121簡介

12122關鍵部件

12123類型

12124套用

1213質子交換膜燃料電池

12131簡介

12132關鍵部件

12133套用

1214直接甲醇燃料電池

12141簡介

12142關鍵部件

12143結構

12144套用

1215其他燃料電池

12151再生型燃料電池

12152生物燃料電池

結束語

參考文獻