绿色制氢技术电子书

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内容简介

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前言

第1章　“碳中和”目标下的制氢技术

1.1　制氢为“碳中和”目标服务

1.1.1　氢的“颜色”

1.1.2　丰富多彩的制氢方法

1.1.3　煤炭制氢

1.1.4　天然气制氢

1.1.5　重油制氢

1.2　绿氢制备技术

1.3　供氢载体

1.3.1　“氢矿”及其他含氢化合物

1.3.2　液态阳光及其他

1.4　供能载体

1.4.1　化石能源

1.4.2　可再生能源

1.4.3　核能

1.5　制氢技术展望

1.5.1　人工智能与制氢紧密耦合

1.5.2　ChatGPT助力制氢发展

1.5.3　电解水制氢技术前景光明

1.5.4　天然氢有可能商业化

参考文献

第2章　电解水制氢技术

2.1　电解水制氢技术介绍

2.1.1　电解水制氢技术基本原理

2.1.2　电解水关键电化学参数

2.1.3　电解水制氢技术分类和发展历史

2.2　碱性电解水制氢技术

2.2.1　基本原理

2.2.2　AEL电解槽组成和关键部件

2.2.3　催化剂

2.2.4　催化剂制备方法

2.2.5　代表企业

2.3　质子交换膜电解水制氢技术

2.3.1　基本原理

2.3.2　PEM电解槽组成和关键部件

2.3.3　关键部件制备方法

2.3.4　失效机理

2.3.5　代表企业

2.4　固体氧化物电解水制氢技术

2.4.1　基本原理

2.4.2　SOEC电解槽组成和关键部件

2.4.3　关键部件制备方法

2.4.4　失效机理

2.4.5　代表企业

2.5　不同技术路线的比较

参考文献

第3章　海水电解制氢技术

3.1　海水电解制氢分类与原理

3.1.1　直接海水制氢

3.1.2　间接海水制氢

3.2　海水制氢关键

3.2.1　关键瓶颈问题

3.2.2　电解池设计

3.2.3　析氧催化剂设计

3.2.4　析氢催化剂设计

3.3　海水制氢的电能来源

3.3.1　海洋能源

3.3.2　海上风能

3.4　海上风电制氢系统与应用示范案例

3.4.1　海上风电制氢系统方案

3.4.2　海水风电制氢项目案例

3.5　海水制氢经济分析

3.5.1　理论能量估算

3.5.2　海水淡化成本分析

3.5.3　海上风电制氢成本分析

3.5.4　结论

参考文献

第4章　光化学分解水制氢技术

4.1　光催化研究开端

4.2　光催化水分解的基本原理

4.2.1　光催化水分解过程

4.2.2　光催化水分解反应热力学

4.2.3　光催化水分解反应动力学

4.3　光催化水分解研究进展

4.3.1　水分解光催化剂的主要特征

4.3.2　水分解光催化剂研究进展

4.3.3　提高光催化剂分解水制氢效率的方法

4.3.4　光催化分解水制氢反应器

4.3.5　光解水反应系统标准测试体系

4.4　结论与展望

参考文献

第5章　核能制氢技术

5.1　概述

5.2　基于核能的制氢技术

5.2.1　甲烷重整

5.2.2　热化学循环分解水

5.2.3　混合循环

5.2.4　高温蒸汽电解

5.2.5　常规电解水

5.2.6　其他技术

5.3　用于制氢的核能系统

5.3.1　商用核电技术

5.3.2　核能制氢对反应堆的要求

5.3.3　核氢系统耦合及经济性

5.4　耦合技术与安全问题

5.4.1　核反应堆与制氢厂耦合方案

5.4.2　系统安全［3］

5.4.3　经济性初步评价

5.5　核能制氢研发国内外进展［4］

5.5.1　美国

5.5.2　日本

5.5.3　韩国

5.5.4　加拿大

5.5.5　中国［5］

5.5.6　国际组织

5.6　核能制氢的综合应用前景

5.6.1　核能制氢-氢冶金

5.6.2　其他

参考文献

第6章　废水生物产氢

6.1　概述

6.2　废水生物产氢技术

6.2.1　暗发酵产氢

6.2.2　光发酵产氢

6.2.3　其他生物产氢技术

6.3　废水生物产氢微生物

6.3.1　光发酵系统中的微生物

6.3.2　暗发酵系统中的微生物

6.4　废水生物产氢反应器

6.4.1　暗反应器

6.4.2　光反应器

6.4.3　微生物电解池

6.5　废水生物产氢的影响因素

6.5.1　废水来源

6.5.2　营养元素

6.5.3　反应条件

6.6　提升废水生物产氢的方法

6.6.1　强化微生物

6.6.2　底物预处理

6.6.3　添加剂

6.6.4　运行条件优化

6.7　废水生物产氢的技术经济分析

6.7.1　投资成本

6.7.2　运营成本

6.7.3　成本效益分析

6.7.4　案例分析

参考文献

第7章　垃圾制氢

7.1　垃圾制氢意义

7.1.1　垃圾是放错地方的资源

7.1.2　目前垃圾处理方法

7.2　垃圾制氢方法

7.2.1　热分解法垃圾制氢

7.2.2　填埋垃圾制氢

7.2.3　其他垃圾制氢方法

7.3　垃圾制氢进展

7.3.1　垃圾制氢国际进展

7.3.2　垃圾制氢国内进展

7.4　垃圾制氢前景及建议

参考文献

第8章　生物质发酵制氢技术

8.1　生物质制氢技术概述

8.1.1　生物质热化学制氢技术

8.1.2　生物质微生物制氢技术

8.2　生物质发酵基本原理

8.3　生物质发酵制氢研究进展

8.3.1　接种物的选择以及处理方式

8.3.2　反应pH

8.3.3　温度

8.3.4　原料

8.3.5　反应器

8.4　生物质两阶段发酵联产氢气和甲烷（生物氢烷）

8.4.1　氢烷及其重要性

8.4.2　两阶段发酵联产生物氢烷的过程及特点

8.4.3　微生物种群影响

8.4.4　过程集成

8.4.5　生物电化学监测

8.4.6　放大技术挑战

8.4.7　生物氢烷及综合利用

8.5　生物质发酵制备生物氢烷案例介绍

8.5.1　北京郊区农场案例

8.5.2　西北农业废弃物案例

8.5.3　泰国棕榈油厂废水制取生物氢烷案例

8.5.4　中试规模生物氢烷案例比较和分析

8.6　生物质发酵技术经济小结

参考文献

第9章　生物质热化学制氢

9.1　生物质简介

9.2　生物质热解制氢

9.3　生物质气化制氢

9.4　生物油制氢技术

9.5　生物气制氢技术

9.5.1　生物气的来源与性质

9.5.2　生物气干重整制氢技术

9.5.3　生物气蒸汽重整制氢技术

9.5.4　生物气部分氧化重整制氢技术

9.5.5　生物气吸收强化重整制氢技术

9.5.6　生物气化学链重整制氢技术

9.5.7　生物气重整制氢的耦合技术

9.5.8　生物气重整制氢反应器

9.5.9　生物气蒸汽重整制氢技术的经济与生态分析

9.6　生物质热化学制氢的工程案例

参考文献

第10章　醇类制氢

10.1　甲醇制氢

10.1.1　甲醇蒸汽重整制氢

10.1.2　甲醇水相重整制氢

10.2　乙醇制氢

10.2.1　乙醇直接裂解制氢

10.2.2　乙醇蒸汽重整制氢

10.2.3　乙醇二氧化碳重整制氢

10.2.4　电催化强化乙醇制氢

10.2.5　等离子强化乙醇制氢

10.2.6　乙醇制氢催化剂

10.3　多元醇制氢技术：甘油制氢

10.3.1　甘油及甘油性质

10.3.2　甘油蒸汽重整制氢

10.3.3　甘油水相重整制氢

10.3.4　甘油干重整制氢

10.3.5　甘油高温热解法重整制氢

10.3.6　甘油超临界重整制氢

10.4　醇类重整制氢反应器

10.4.1　固定床反应器

10.4.2　微通道反应器

10.4.3　微结构反应器

10.4.4　膜反应器

10.5　醇类制氢技术的特点

10.5.1　甲醇、乙醇制氢的技术经济性

10.5.2　甲醇、乙醇制氢的CO2排放

10.5.3　甘油制氢的CO2排放及经济性

10.5.4　制氢与燃料电池耦合系统

参考文献

第11章　烃类裂解制氢

11.1　烃的定义及制氢方法

11.2　烃类分解制取氢气和炭黑方法

11.2.1　热裂解法

11.2.2　等离子体法

11.3　天然气热裂解制氢

11.3.1　天然气高温热裂解制氢

11.3.2　天然气催化热裂解制造氢气

11.3.3　天然气等离子裂解制氢

11.3.4　熔融金属天然气热裂解制氢

11.4　热分解制氢气和炭黑与传统方法的比较

11.4.1　分解天然气的能耗

11.4.2　氢气产品的能耗与原料消耗

11.4.3　排放CO2比较

11.4.4　能量利用比较

参考文献

第12章　氨气制氢

12.1　氨气性质及用途

12.1.1　氨气能源特性

12.1.2　氨的用途

12.1.3　氨是理想的氢载体

12.2　氨制氢原理

12.2.1　氨分解制氢热力学

12.2.2　氨分解制氢动力学

12.3　氨气制氢方法

12.3.1　热催化法

12.3.2　等离子体催化法

12.3.3　其他氨分解制氢方法

12.4　氨制氢的设备

参考文献

第13章　金属制氢

13.1　金属制氢的必要性

13.2　金属制氢能力

13.3　铝-水制氢体系

13.3.1　Al/H2O反应制氢原理

13.3.2　铝水制氢方法

13.3.3　铝水体系的特殊场景

13.4　铝制氢设备

13.5　废铝制氢

13.5.1　废铝制氢意义

13.5.2　废铝制氢方法

13.5.3　废铝制氢现状

13.6　金属制氢技术展望

参考文献

第14章　硫化氢分解制氢

14.1　硫化氢分解反应基础知识

14.1.1　反应原理

14.1.2　热力学分析

14.1.3　动力学研究

14.1.4　动力学反应机理

14.2　硫化氢分解方法

14.2.1　热分解法

14.2.2　电化学法

14.2.3　微波法

14.2.4　光化学催化法

14.2.5　等离子体法

14.3　硫化氢分解的主要研究方向

参考文献

第15章　制氢过程CO2排放估算及化石能源零CO2排放制氢技术

15.1　引言

15.1.1　制氢过程CO2排放估算简述

15.1.2　化石能源零CO2排放制氢技术简介

15.2　制氢过程CO2排放估算

15.2.1　不同制氢技术评价

15.2.2　制氢过程CO2排放估算方法

15.2.3　制氢过程CO2排放估算举例

15.2.4　制氢技术的生命周期评价

15.3　化石能源零CO2排放制氢技术

15.3.1　化石能源零排放制氢技术简介

15.3.2　化石能源零排放制氢技术举例

15.3.3　零CO2排放制氢新进展

15.4　零CO2制氢技术展望

15.4.1　零CO2制氢总结

15.4.2　展望

参考文献

第16章　液氢

16.1　液氢及性质

16.1.1　液氢性质

16.1.2　液氢外延产品

16.2　液氢用途

16.3　液氢生产

16.3.1　正氢与仲氢

16.3.2　液氢生产工艺

16.3.3　液氢生产典型流程

16.3.4　全球液氢生产

16.3.5　液氢生产成本

16.4　液氢的储存与运输

16.4.1　液氢储存

16.4.2　液氢运输

16.5　液氢加注系统

16.5.1　液氢加注系统

16.5.2　防止两相流的措施

16.6　液氢安全

16.7　液氢标准

16.8　中国液氢产业

参考文献

第17章　工业副产氢气纯化

17.1　变压吸附法

17.1.1　变压吸附制氢工艺

17.1.2　变压吸附在氢气分离中的应用与发展

17.2　膜分离法

17.2.1　有机膜分离

17.2.2　无机膜分离

17.2.3　液态金属分离

17.3　深冷分离法

17.3.1　低温吸附法

17.3.2　低温冷凝法

17.3.3　工业化低温分离

参考文献