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目录 1

绪论 1

氢能在未来能源中的地位 2

国内外氢能研究计划 3

氢能研究待解决的问题和前景 4

第1章 氢气的一般性质 5

1.1 氢的发现简史 5

1.2 原子氢和氢的同位素 6

1.3 分子氢和氢的成键特征 7

1.4 氢的物理性质 8

1.5 氢的化学性质 9

1.6 氢的化合物 10

1.6.1 氢化物 10

1.6.2 配位氢化物 13

第2章 电解制氢技术 16

2.1 电解水制氢 17

2.1.1 电解槽的发展 17

2.1.2 电解质 22

2.1.3 电极 33

2.1.4 降低能耗的技术 45

2.2.1 接触辉光等离子体电解的特征 46

2.1.5 电解制氢的前景 46

2.2 接触辉光等离子体电解制氢 46

2.2.2 接触辉光等离子体的化学反应机理 47

2.2.3 接触辉光等离子体电解制氢 48

2.2.4 接触辉光等离子体电解制氢的优点 49

2.2.5 接触辉光等离子体电解制氢待解决的问题 49

参考文献 50

第3章 化石原料制氢 56

3.1 烃类制氢 56

3.1.1 轻烃蒸汽转化制氢 57

3.1.2 烃类分解制氢 67

3.1.3 轻烃部分氧化制氢 69

3.1.4 烃类氧化重整制氢 69

3.1.5 等离子体蒸汽重整 70

3.2 天然气制氢 71

3.2.1 天然气制氢催化剂 71

3.2.2 天然气蒸汽转化 78

3.2.3 天然气部分氧化法制氢 82

3.2.4 甲烷自热催化重整 84

3.2.5 天然气催化裂解制氢 87

3.3 煤气化制氢 92

3.3.1 地面煤气化工艺和技术 93

3.3.2 地下煤气化技术 104

3.3.3 煤气化技术研究新动向 107

3.3.4 煤气化技术前景展望 113

3.4 甲醇制氢 114

3.4.1 甲醇水蒸气重整制氢 115

3.4.2 甲醇部分氧化制氢 122

3.4.3 甲醇分解制氢 124

3.4.4 部分氧化蒸汽重整耦合制氢 126

3.5 氨分解制氢 127

3.6 硫化氢制氢 129

参考文献 135

第4章 生物制氢技术 141

4.1 生物制氢发展历程 141

4.2 能源微生物 142

4.3 制氢酶 149

4.3.1 固氮酶 149

4.3.2 氢酶 149

4.4 微生物产氢机理 150

4.4.1 光合细菌放氢和黑暗产氢机制 150

4.4.2 微藻光生物产氢的基本原理 152

4.4.3 发酵产氢机理 153

4.4.4 其他产氢机理 156

4.5 生物制氢原料 157

4.6 生物制氢方法 158

4.6.1 藻类产氢 158

4.6.2 发酵法生物制氢 164

4.6.3 光合细菌产氢 164

4.6.4 光合细菌和发酵细菌的耦合法 169

4.6.5 酶法制氢 171

4.7 生物制氢工艺 172

4.8 生物制氢技术展望 172

参考文献 173

第5章 太阳能制氢技术 178

5.1 人类利用太阳能的历程 179

5.2 太阳能热化学裂解水制氢 185

5.3 太阳能光伏发电电解水制氢 185

5.4 太阳能光生物化学制氢 185

5.5 太阳能光电化学过程制氢技术 186

5.5.1 光电化学电解法制氢机理 188

5.5.2 光电催化材料 189

5.5.3 光催化剂效率的提高和可见光化 203

5.5.4 前景展望 210

参考文献 211

6.1 生物质制氢 216

第6章 其他制氢技术 216

6.1.1 生物质热裂解制氢 217

6.1.2 生物质热化学气化制氢 219

6.1.3 超临界水生物质气化制氢 220

6.1.4 超临界水催化气化制氢应用前景 231

6.2 热化学循环分解水制氢 231

6.2.1 热化学循环反应 232

6.2.2 热源 234

6.3 乙醇制氢技术 235

6.3.1 乙醇催化制氢的可能途径 236

6.3.2 乙醇催化制氢催化剂 237

6.3.3 前景展望 240

参考文献 240

第7章 物理储氢技术 243

7.1 高压压缩储氢技术 243

7.2 地下岩洞储氢 244

7.3 深冷液化法 245

7.4 玻璃微球储氢技术 246

参考文献 247

8.1 储氢合金的理论基础 248

8.1.1 金属与氢反应的规律 248

第8章 金属氢化物储氢 248

8.1.2 储氢合金的特征 250

8.1.3 实用储氢合金的要求 251

8.1.4 储氢合金热力学 251

8.1.5 金属氢化物的晶体结构 253

8.2 储氢合金的种类 254

8.2.1 稀土系储氢合金 255

8.2.2 钛系储氢合金 264

8.2.3 镁系储氢合金 278

8.2.4 锆系 288

8.2.5 钒基固溶体型储氢合金 292

8.3.1 机械合金法 299

8.3 储氢合金的制备方法 299

8.3.2 感应熔炼法 309

8.3.3 化学合成法 318

8.3.4 氢化燃烧法 321

8.4 储氢合金的改性与提高方法 325

8.4.1 表面化学处理 326

8.4.2 表面镀膜处理 . 331

8.4.3 热处理方法 336

8.4.4 纳米化 337

8.4.5 非化学计量比化 340

8.4.6 非晶化 341

8.4.7 薄膜化 342

参考文献 343

第9章 新型碳材料储氢技术 356

9.1 活性炭储氢 356

9.1.1 活性炭的制备原料 357

9.1.2 活性炭的结构特征 358

9.1.3 活性炭活化方法 359

9.1.4 活性炭活化工艺 371

9.1.5 活性炭的储氢性能研究 373

9.2 活性碳纤维储氢 375

9.3 纳米碳纤维储氢 377

9.4.1 C60的结构和性质 379

9.4 C60富勒烯储氢技术 379

9.4.2 C60富勒烯的制备 380

9.4.3 C60/C70富勒烯的分离纯化技术 381

9.4.4 富勒烯的储氢性能 383

9.5 纳米碳管储氢技术 383

9.5.1 纳米碳管的结构 383

9.5.2 纳米碳管的制备方法 384

9.5.3 纳米碳管的纯化 388

9.5.4 纳米碳管的储氢性能 389

9.5.5 储氢机理和储氢模拟研究 394

参考文献 399

10.1 有机液体储氢 406

10.1.1 有机液体储氢的反应体系及特征 406

第10章 其他储氢技术 406

10.1.2 有机液体储氢的实现 407

10.1.3 有机液体储氢技术展望 416

10.2 无机物储氢 416

10.2.1 碳酸氢盐与甲酸盐储氢 416

10.2.2 硼氢化钠储氢 417

10.2.3 络合氢化物储氢 426

参考文献 427

11.1.1 氢氧火箭发动机 432

第11章 氢的应用 432

11.1 氢作为能源 432

11.1.2 航空、船舶燃气轮机 433

11.2 氢燃料电池 434

11.2.1 燃料电池的发展 434

11.2.2 燃料电池的特点 435

11.2.3 燃料电池的分类 436

11.3 氢作为化工原料 466

11.4 氢作为还原性／保护性气体 467

11.5 氢的其他用途 469

参考文献 470