氢气生产及热化学利用

《氢气生产及热化学利用/21世纪可持续能源丛书》收集了氢的基本数据和最新研究发展的成果，全面系统地介绍了氢能的方方面面。包括开发氢能的必要性和迫切性；氢的基本性质；氢的各种制取和纯化方法；氢的储存和运输；氢在内燃机车、火箭、汽车、船舶、交通工具以及以氢为动力的燃料电池等方面的应用前景。

毛宗强，清华大学，教授，自1970年起一直在清华大学核研究院从事与化学工程有关的科研工作， 1993年起研究氢能与燃料电池；1998起研究工作扩展到纳米碳储氢、新型制氢方法和氢能经济与安全、氢能标准、氢能战略等与氢能有关的课题。2000-2005年期间为中国第一个国家973氢能项目的首席科学家。毛已在国内外著名刊物及会议发表160余篇文章，申请多项专利。

第1章 氢的背景
1.1 发现过程
1.1.1 氢从何而来
1.1.2 氢发现简史
1.2 氢的分布
1.2.1 地球上的氢
1.2.2 空间中的氢
1.2.3 人体中的氢
1.3 氢的性质
1.3.1 氢的原子结构和分子结构
1.3.2 氢的物理性质
1.3.3 氢的化学性质
1.3.4 氢键
1.3.5 正氢和仲氢
1.4 氢的形态（气、液、固）
1.4.1 气氢
1.4.2 液氢
1.4.3 固体氢
1.5 氢的实验室制备
1.5.1 制备方法
1.5.2 实验装置
1.6 氢的能源特性
1.7 氢的同位素
1.7.1 氢同位素的发现
1.7.2 氢同位素的性质
1.7.3 氢同位素的用途
1.8 分数氢
1.8.1 分数氢的提出
1.8.2 分数氢理论对重大理论提出的挑战
1.8.3 来自科学界的两种对立观点
1.8.4 分数氢理论展望
1.9 冷聚变与“镍氢”
1.10 工业化生产氢气
参考文献

第2章 热化学制氢
2.1 热化学制氢简介
2.1.1 热化学制氢的历史
2.1.2 热化学制氢现状
2.1.3 热化学循环体系的选择
2.1.4 热化学制氢的国内现状
2.1.5 热化学制氢的展望
2.2 高温热解水制氢
2.2.1 高温热解水制氢原理
2.2.2 高温热解水制氢的难点
2.2.3 高温热解水制氢前景
参考文献

第3章 水电解制氢
3.1 水电解制氢的基本原理
3.1.1 水电解
3.1.2 电阻电压降
3.2 水电解的能量与物料平衡
3.3 水电解制氢装置
3.4 氢氧混合气——布朗气
3.5 固体聚合物电解质水电解槽
3.5.1 电解槽结构
3.5.2 固体聚合物电解质
3.5.3 电极材料
3.5.4 集电器
3.5.5 SPE水电解技术的发展
3.5.6 SPE水电解技术前景
3.6 固体电解质高温水蒸气电解槽
3.7 小型氢气发生器
3.8 重水电解
3.9 煤水电解制氢
3.10 压力水电解制氢
3.10.1 压力水电解的极限
3.10.2 操作压力与槽电压的关系
3.10.3 工作压力与气体纯度的关系
3.10.4 操作压力与气体中湿含量的关系
3.10.5 采用压力电解槽的意义
3.11 电解海水制氢
3.11.1 海水电解的氯气析出
3.11.2 用特殊电极避免氯气析出
3.11.3 海水电解制氢设备
3.11.4 海水电解制氢与淡水电解制氢区别
3.11.5 海水电解现状及发展方向
参考文献

第4章 等离子体制氢
4.1 什么是等离子体
4.2 如何产生等离子体
4.3 等离子体制氢研究现状
4.4 等离子体制氢的优缺点
参考文献

第5章 化石能源制氢
5.1 煤制氢
5.1.1 传统煤制氢技术
5.1.2 我国煤炭气化制氢现状
5.1.3 地下煤炭气化制氢
5.1.4 煤制氢零排放技术
5.1.5 煤炭气化制氢用途
5.2 天然气制氢
5.2.1 天然气水蒸气重整制氢
5.2.2 天然气部分氧化重整制氢
5.2.3 天然气热裂解制氢气
5.2.4 天然气催化裂解制氢气
5.2.5 天然气制氢气新方法
5.2.6 天然气制氢反应器
5.3 液体化石能源制氢
5.4 化石能源制氢成本
参考文献

第6章 太阳能制氢
6.1 什么是太阳能
6.2 如何用太阳能制氢
6.2.1 太阳能水电解制氢
6.2.2 太阳能热化学制氢
6.2.3 太阳能光化学制氢
6.2.4 太阳能直接光催化制氢
6.2.5 太阳能热解水制氢
6.2.6 光合作用制氢
6.3 太阳能氢能系统
6.3.1 太阳能氢能系统简介
6.3.2 太阳能氢能系统案例
6.4 太阳能氢能系统的科学性、经济性
6.4.1 太阳能氢能系统的科学性
6.4.2 太阳能氢能系统的经济性
参考文献

第7章 生物质制氢
7.1 微生物转化技术
7.1.1 生物制氢发展历程
7.1.2 生物制氢方法比较
7.1.3 生物制氢技术现状
7.1.4 生物制氢前景
7.2 生物质热化工转化技术
7.2.1 热化工转化技术发展史
7.2.2 固体燃料的气化
7.2.3 生物质热解
7.2.4 生物质水热解制氢
7.2.5 热化工转化优缺点
7.3 生物质制氢方法比较
7.4 国际生物质制氢简况
7.5 我国生物质利用设想
7.5.1 农村的生物质利用
7.5.2 国民经济中的大生物质能
参考文献

第8章 风能、海洋能、水力能、地热能制氢
8.1 风能
8.2 海洋能
8.2.1 潮汐能
8.2.2 波浪能
8.2.3 海洋温差能
8.2.4 海流能
8.2.5 海洋盐度差能
8.2.6 海草燃料
8.2.7 海洋能前景
8.3 水力能
8.3.1 水力能资源
8.3.2 水力能发电制氢
8.3.3 水力能制氢优势
8.4 地热能
参考文献

第9章 核能制氢
9.1 固体氧化物电解池
9.2 热化学循环
9.3 核能甲烷蒸汽重整
参考文献

第10章 含氢载体制氢
10.1 氨气制氢
10.1.1 氨制氢原理
10.1.2 等离子体催化氨制氢新工艺
10.1.3 氨制氢的设备
10.1.4 其他氨分解制氢方法
10.2 甲醇制氢
10.2.1 甲醇制氢方法
10.2.2 甲醇水蒸气重整制氢
10.2.3 甲醇水蒸气重整制氢催化剂
10.2.4 甲醇制氢与氢气提纯联合工艺
10.2.5 甲醇制氢的新进展
10.3 肼制氢气
10.3.1 肼分解机理
10.3.2 肼分解用催化剂
10.3.3 肼分解制氢用途
10.4 汽、柴油制氢
10.5 烃类分解制氢气和炭黑
10.6 NaBH4制氢
10.6.1 基本原理
10.6.2 NaBH4的催化放氢工艺
10.6.3 NaBH4放氢用催化剂
10.6.4 设备
10.6.5 改进方向
参考文献

第11章 副产氢气回收及其他制氢方法
11.1 副产氢气回收
11.2 硫化氢分解制氢
11.2.1 硫化氢分解反应基础知识
11.2.2 硫化氢分解方法
11.2.3 主要研究方向
11.3 辐射性催化剂制氢
11.4 陶瓷与水反应制氢
参考文献

第12章 氢气的纯化
12.1 氢气中的杂质
12.2 为什么要纯化氢气
12.2.1 能源工业要求
12.2.2 现代工业的要求
12.2.3 在电子工业中的应用
12.3 实验室纯化方法
12.3.1 纯化方法概述
12.3.2 实验室催化纯化
12.4 工业氢气膜分离法
12.4.1 有机膜分离
12.4.2 无机膜分离
12.4.3 金属膜分离
12.5 工业化变压吸附
12.5.1 变压吸附制氢工艺原理
12.5.2 变压吸附操作基本步骤
12.5.3 变压吸附的设备与安装
12.5.4 变压吸附制氢工艺的改进
12.6 工业化低温分离
12.6.1 低温冷凝法
12.6.2 低温吸附法
12.7 混合法
12.7.1 膜分离+PSA
12.7.2 深冷分离+PSA
12.7.3 变温吸附（TSA）+PSA
12.8 金属氢化物法
参考文献

第13章 氢的储存与运输
13.1 氢能工业对储氢的要求
13.2 目前储氢技术
13.2.1 加压气态储存
13.2.2 液化储存
13.2.3 金属氢化物储氢
13.2.4 非金属氢化物储存
13.2.5 目前储氢技术与实用化的距离
13.3 储氢研究动向
13.3.1 高压储氢技术
13.3.2 新型储氢合金
13.3.3 有机化学储氢
13.3.4 碳凝胶
13.3.5 玻璃微球
13.3.6 氢浆储氢
13.3.7 冰笼储氢
13.3.8 层状化合物储氢
13.4 工业氢气大规模运输方法
13.4.1 车船运输
13.4.2 管道运输
13.4.3 海上运输
参考文献

第14章 氢燃料加注站
14.1 氢气加注站
14.1.1 氢气加注站结构
14.1.2 国际动向
14.1.3 加氢站标准
14.1.4 政策与规划
14.2 中国加氢站
14.2.1 北京绿能飞驰竞立加氢站
14.2.2 北京加氢站——氢能华通加氢站
14.2.3 上海安亭加氢站
14.2.4 上海济阳路加氢站
14.3 移动式加氢站
14.3.1 主要结构
14.3.2 高压储氢瓶组
14.3.3 增压机组
14.3.4 加注装置
14.3.5 控制系统
14.3.6 安全
14.4 氢气/天然气混合燃料加注站
14.4.1 中国山西国新HCNG加注站
14.4.2 印度HCNG加注站
14.5 焦炉煤气加注站
参考文献

第15章 氢燃料与燃氢交通工具
15.1 氢内燃机基本概念
15.2 氢内燃机历史与煤气机
15.2.1 氢内燃机历史
15.2.2 煤气机
15.3 氢内燃机汽车
15.4 氢涡轮发动机
15.5 氢燃料火箭
15.5.1 氢燃料火箭背景
15.5.2 我国的氢火箭发动机
15.6 混氢燃料
15.6.1 氢汽油混合燃料
15.6.2 氢柴油混合燃料
15.6.3 氢和天然气混合燃料
15.6.4 焦炉煤气燃料
15.6.5 各种燃料比较
参考文献

第16章 燃氢锅炉
16.1 氢气锅炉
16.1.1 原理
16.1.2 特点
16.1.3 应用
16.2 燃氢热风炉
16.3 燃氢导热油炉
16.4 燃氢熔盐炉
16.5 氢气炉
16.6 燃氢锅炉的安全
参考文献

第17章 氢气炼铁
17.1 氢气炼铁背景
17.2 氢气炼铁原理
17.3 氢气炼铁优势与难点
17.4 氢气炼铁流程、设备与产量
17.4.1 流态化法
17.4.2 直接还原铁工艺流程比较
17.4.3 竖炉容量
17.4.4 直接还原铁产量
17.5 各国氢气炼铁进展
17.5.1 美国
17.5.2 日本
17.5.3 我国
17.6 生物质制氢直接还原铁新工艺
17.7 氢气炼铁前景
参考文献

第18章 氢氧混合气的应用
18.1 氢氧混合气原理与制备
18.2 氢氧混合气历史及国际现状
18.3 氢氧混合气应用
18.3.1 切割领域
18.3.2 焊接领域
18.3.3 医疗制药领域
18.3.4 汽车除碳领域
18.3.5 焚烧领域
18.3.6 脉冲吹灰
18.3.7 窑炉与锅炉节能
18.4 氢氧混合气发生器国家标准
18.5 结论
参考文献

第19章 金属氢化物热压缩机
19.1 金属氢化物热压缩机原理
19.2 国际金属氢化物热压缩机研究
19.3 我国金属氢化物热压缩机研究
19.4 金属氢化物热压缩机前景
参考文献
后记 迎接氢能新时代