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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