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第1章 氢能概论 1

1.1 氢能经济展望 1

1.1.1 世界能源现状 1

1.1.2 中国能源现状 3

1.2 清洁能源——氢能 4

1.2.1 氢的性质及氢能特点 5

1.2.2 氢能的优越性 7

1.2.3 世界各国对氢能的开发计划及政策 9

1.2.4 氢气的制备方法 14

1.2.5 氢气提纯 26

1.2.6 氢气储存 27

1.3 氢的应用现状 32

1.3.1 在化学工业上的应用 32

1.3.2 在燃料电池上的应用 32

1.4 氢能安全 36

1.5 储存和使用氢气如何防火防爆 37

1.5.1 氢是安全的燃料 37

1.5.2 氢的安全使用 38

1.6 氢经济离我们有多远——实现氢经济的“瓶颈” 39

1.6.1 氢能制备 40

1.6.2 氢能储运 41

1.6.3 氢能使用 42

1.6.4 氢能教育 43

1.6.5 氢能标准 43

参考文献 44

第2章 煤的热解 47

2.1 煤热解原理 47

2.1.1 热解的定义 47

2.1.2 热解的分类和过程 48

2.2 国内外热解的方法 48

2.2.1 等离子体热解 48

2.2.2 快速热解 49

2.2.3 闪速热解 50

2.2.4 固体热载体热解 50

2.2.5 激光热解 51

2.3 煤的热解过程 51

2.4 煤热解过程的影响因素 52

2.4.1 温度 52

2.4.2 压力 53

2.4.3 煤阶 53

2.4.4 煤的粒度 53

2.5 煤在热解过程中的化学反应 53

2.5.1 煤热解中的裂解反应 53

2.5.2 煤热解中的二次反应 54

2.5.3 煤热解中的缩聚反应 54

2.6 煤热解的动力学 55

2.6.1 煤的热解动力学研究进展 55

2.6.2 煤的热解动力学模型 59

2.7 煤热解制氢技术与工艺 62

2.7.1 干馏法 63

2.7.2 加氢热解法 69

2.7.3 煤热解气化制氢零排放技术 73

2.8 煤热解制备氢气的用途 75

2.8.1 作为氢能源 75

2.8.2 用于化工合成 75

参考文献 75

第3章 催化剂与催化作用 78

3.1 催化剂分类 78

3.1.1 按聚集状态分类 78

3.1.2 按元素周期律分类 78

3.1.3 按固体催化剂的导电性及化学形态分类 79

3.2 固体催化剂的组成 79

3.2.1 主（共）催化剂（活性组分） 79

3.2.2 助催化剂 80

3.2.3 载体 81

3.3 催化剂的制备 82

3.3.1 沉淀法 83

3.3.2 浸渍法 84

3.3.3 混合法 85

3.3.4 熔融法 86

3.3.5 离子交换法 86

3.3.6 热分解法 87

3.3.7 水热合成法 87

3.4 催化剂的催化作用 88

3.5 催化剂的表征 89

3.5.1 比表面积分析 89

3.5.2 热分析 90

3.5.3 X射线衍射分析 93

3.5.4 电子显微分析 94

3.5.5 X射线光电子能谱分析 94

3.5.6 程序升温还原 99

参考文献 99

第4章 煤催化热解制备氢气的基础性研究 100

4.1 粒度对煤热解制备氢气的影响 100

4.1.1 催化剂对煤粒催化热解制备氢气的影响 100

4.1.2 催化剂对煤粉催化热解制备氢气的影响 108

4.1.3 无催化剂时煤粒与煤粉热解产氢量的比较 109

4.2 恒温时间对煤热解制备富氢燃料气的影响 110

4.2.1 样品和实验条件 110

4.2.2 实验装置 110

4.2.3 实验结果与讨论 110

4.3 升温速率对煤热解制备氢气的影响 113

4.3.1 升温速率对煤热解产氢的影响 114

4.3.2 升温速率对煤热解动力学的影响 115

4.4 热解产物分析 122

4.4.1 热解焦分析 122

4.4.2 热解液体分析 122

4.5 煤粉热解过程的平衡计算 123

4.5.1 热解过程计算 124

4.5.2 煤热解衡算数学模型 129

参考文献 129

第5章 固体碱催化剂对煤热解制备氢气的影响 131

5.1 固体碱催化剂概述 131

5.1.1 固体碱催化剂的概念 131

5.1.2 固体碱的分类 131

5.2 固体碱催化剂活性中心的形成及作用机理 136

5.3 催化作用机理 137

5.3.1 固体碱催化剂的表征 138

5.3.2 催化热解过程中存在的问题 140

5.4 量子化学计算方法概述 141

5.5 催化剂的筛选及制备 143

5.5.1 催化剂的筛选 143

5.5.2 固体碱催化剂的制备 143

5.6 固体碱催化剂的表征 144

5.6.1 X射线衍射分析 144

5.6.2 固体碱强度的测定 144

5.7 固体碱的催化热解分解 145

5.7.1 实验过程 145

5.7.2 实验结果 146

5.7.3 钾离子浓度对氢气产量的影响 147

5.8 混合物的催化热分解 148

5.9 模拟计算 150

5.9.1 计算模型和理论模型的选择 150

5.9.2 量化计算结果 155

参考文献 159

第6章 负载型金属氧化物催化剂对煤催化热解制备氢气的影响 161

6.1 实验部分 161

6.1.1 催化剂的制备 161

6.1.2 实验样品 162

6.1.3 实验装置 162

6.1.4 实验流程 162

6.1.5 催化剂的表征 163

6.1.6 催化剂活性评价 163

6.2 结果与讨论 164

6.2.1 催化剂筛选 164

6.2.2 四种催化剂的XRD分析 165

6.2.3 四种催化剂的比表面积分析 167

6.2.4 催化剂的TG-DTA分析 167

6.2.5 催化剂添加量对煤热解制氢的影响 169

参考文献 170

第7章 NiO/γ-Al2O3催化剂对煤催化热解制备氢气的影响 171

7.1 实验部分 171

7.1.1 催化剂的制备 171

7.1.2 催化剂的活性评价装置 171

7.1.3 催化剂的XRD、TEM、TPR和XPS测试 171

7.2 催化剂活性评价 172

7.2.1 不同负载量催化剂的催化活性 172

7.2.2 不同焙烧温度制备的催化剂的催化活性 173

7.2.3 不同焙烧时间制备的催化剂的催化活性 173

7.3 催化剂的表征 174

7.3.1 不同负载量催化剂的表征 174

7.3.2 不同焙烧温度催化剂的表征 180

7.3.3 不同焙烧时间催化剂的表征 181

参考文献 182

第8章 双金属氧化物负载型催化剂对煤催化热解制备氢气的影响 183

8.1 实验部分 183

8.1.1 双金属催化剂的制备 183

8.1.2 双金属催化剂的活性评价 183

8.1.3 双金属催化剂的表征 184

8.2 结果与讨论 184

8.2.1 Cr2O3型双金属催化剂对煤催化热解制备氢气的影响 184

8.2.2 Co3O4型双金属催化剂对煤催化热解制备氢气的影响 187

8.2.3 NiO型双金属催化剂对煤催化热解制备氢气的影响 190

参考文献 194

第9章 Ag2O-Co3O4/γ-Al2O3催化剂对煤催化热解制备氢气的影响 195

9.1 实验部分 195

9.1.1 催化剂的制备 195

9.1.2 催化剂的表征 196

9.1.3 催化剂的活性评价 196

9.2 催化活性评价 196

9.2.1 Ag负载量对催化活性的影响 196

9.2.2 Co负载量对催化活性的影响 198

9.2.3 Ag焙烧温度对催化活性的影响 198

9.2.4 Co焙烧温度对催化活性的影响 199

9.2.5 Ag焙烧时间对催化活性的影响 200

9.2.6 Co焙烧时间对催化活性的影响 200

9.3 催化剂的表征 201

9.3.1 不同Ag负载量催化剂的表征 201

9.3.2 不同Co负载量催化剂的表征 209

9.3.3 不同Ag焙烧温度催化剂的表征 209

9.3.4 不同Co焙烧温度催化剂的表征 210

9.3.5 不同Ag焙烧时间催化剂的表征 211

9.3.6 不同Co焙烧时间催化剂的表征 212

9.4 结论与展望 213

9.5 有待深入研究的问题 214

参考文献 215