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第一章 绪论 1

第一节 氢的性质 1

第二节 氢的用途 3

第三节 氢的生产方法 3

第四节 水电解制氢概况 10

参考文献 12

第二章 水电解制氢的基本原理 13

第一节 水的电解 13

一、电解质电离 13

二、电解定律 14

三、电极上氢氧析出反应过程 15

第二节 电解电压 19

一、水的理论分解电压 19

二、氢和氧超电位 22

三、电阻电压降 34

四、降低操作电压的因素 38

第三节 水电解的能量与物料平衡 40

一、电能消耗 40

二、水的消耗 41

三、水电解的热平衡 42

参考文献 44

第三章 水电解制氢装置 45

第一节 概述 45

一、水电解装置的组成 45

二、水电解装置的分类 46

三、水电解装置的性能要求 48

第二节 水电解槽及辅助设备 49

一、碱性水溶液电解槽 50

二、固体电解质水电解槽 66

三、辅助设备 71

第三节 工业水电解装置 76

一、箱式制氢装置 77

二、DY—24型制氧装置 77

三、DY—30A型制氢装置 78

四、SDJ2500—50型制氢装置 80

五、BBC/Oerlikon制氢装置 81

六、De Nora制氢装置 82

七、EV制氢装置 83

八、Lurgi制氢装置 86

九、Teledyne制氢装置 87

十、GE制氢装置 89

十一、高压水电解装置 89

第四节 自动控制与测量 91

一、控制参数要求 91

二、控制仪表选型 92

三、控制系统 92

参考文献 98

第四章 氧气纯化 100

第一节 催化脱氧 101

一、催化反应 101

二、催化剂 104

三、脱氧器的设计 113

第二节 吸附干燥 120

一、吸附平衡 120

二、吸附传质过程 122

三、静态和动态吸附容量 128

四、吸附深度 129

五、吸附热 131

六、吸附剂 132

七、吸附器的设计 140

八、吸附剂的加热再生 148

九、吸附干燥的无热再生 154

第三节 氢气的过滤 160

一、气体过滤和过滤材料 161

二、气体过滤器 169

第四节 催化——吸附法氢气纯化设备 174

一、常压型氧气纯化设备 174

二、压力型氢气纯化设备 178

三、辅助设备 182

第五节 氢气的低温吸附、变压吸附和钯合金扩散法纯化 194

一、低温吸附法纯化氢气 194

二、变压吸附法纯化氢气 200

三、钯合金扩散法纯化氢气 204

参考文献 210

第五章 分析 213

第一节 气体分析 213

一、氢的分析 213

二、氧的分析 231

三、气体中微量水分的分析 236

四、气体中尘埃的测定 244

五、氧气中含碱量的检查 247

第二节 液体分析 247

一、电解液分析 247

二、纯水分析 248

参考文献 252

第六章 氢氧站设计 253

第一节 设计的原始资料 253

第二节 生产工艺流程的确定 254

第三节 主要设备的选择 255

一、水电解装置 255

二、纯化设备 257

三、电解液配制及原料水制取设备 258

四、氢气贮送设备 271

五、灌充设备 281

第四节 氢氧站的布置 287

一、站房布置 287

二、设备布置 289

三、氢氧站设备布置实例 292

第五节 氢氧站有关专业设计要点 302

一、总平面布置 302

二、建筑结构设计 304

三、采暖通风及供热设计 305

四、给水排水设计 307

第六节 管道及附件 307

一、管道敷设的一般要求 307

二、管径计算 310

三、管道材质 313

四、阀门及附件 314

第七节 氢氧站的电气设计 318

一、电解槽的电源装置 318

二、配电及照明 340

三、热工测量和信号 342

四、雷电保护 349

参考文献 353

第七章 氢气生产装置的操作、维护及故障处置 355

第一节 电解槽的操作与维护 355

一、电解槽的组装(压滤式电解槽) 355

二、电解槽的操作 356

三、电解槽的大修 357

第二节 氢气生产中常见故障及其处置 359

附录 372

一、国产水电解制氢装置技术特性 372

二、国产水电解制氢装置配用直流电源选择表 374

三、国内外第一、第二类工业建筑物和构筑物雷电保护措施的一些规定 376

四、各类工业氢的技术指标(部标草案) 380

五、隔膜石棉布(部标准JC210—77) 380

六、电化学式微量氧分析器主要性能及特点 381

七、几种定型国产气相色谱仪主要性能 382

八、几种国产微量水测试仪主要性能 385

九、常压气体含湿量表 386

十、氢、氮、氧、氩气液容积换算表 388

十一、常用气体理化数据表 389

十二、气体在水中的溶解度 400

十三、水的理化数据 403

十四、吸附剂 404

十六、国产脱氧催化剂的技术性能 409

十七、苯乙烯系离子交换树脂的技术性能 410

十八、氢气的燃烧和爆炸性能 410

十九、石棉板、聚四氟乙烯 413