製氫工藝與技術

第1章 緒論
1.1 碳排放的挑戰和氫能的機遇
1.2 主要製氫方法
1.3 氫能產業政策和前景展望
習題
第2章 煤製氫
2.1 煤製氫名詞術語
2.1.1 與煤相關的術語
2.1.2 相關設備術語
2.1.3 煤製氫過程的相關術語
2.2 煤製氫工藝過程
2.2.1 固定床工藝流程
2.2.2 流化床工藝流程
2.2.3 氣流床工藝流程
2.3 其他煤製氫技術
2.4 煤製氫 HSE和發展趨勢
習題
第3章 天然氣製氫
3.1 天然氣蒸汽重整製氫
3.1.1 天然氣蒸汽重整製氫的反應原理
3.1.2 天然氣蒸汽重整製氫的工藝流程
3.1.3 天然氣蒸汽重整製氫的影響因素
3.1.4 天然氣蒸汽重整製氫的催化劑
3.1.5 天然氣蒸汽重整製氫的關鍵設備
3.1.6 天然氣蒸汽重整製氫的典型案例
3.1.7 天然氣蒸汽重整製氫的發展趨勢
3.2 天然氣部分氧化製氫
3.2.1 天然氣部分氧化製氫的反應原理
3.2.2 天然氣部分氧化製氫的反應類型
3.2.3 天然氣部分氧化製氫的催化劑
3.2.4 天然氣部分氧化製氫的反應器
3.2.5 天然氣部分氧化製氫的發展前景
3.3 天然氣自熱重整製氫
3.4 天然氣二氧化碳重整製氫
3.5 天然氣催化裂解製氫
3.6 鐵基天然氣化學循環製氫
3.7 小型橇裝天然氣製氫
3.8 天然氣製氫的 HSE和技術經濟
習題
第4章 甲醇製氫
4.1 甲醇水蒸氣重整製氫
4.1.1 甲醇水蒸氣重整製氫的反應原理
4.1.2 甲醇水蒸氣重整製氫的工藝流程
4.1.3 甲醇水蒸氣重整製氫的催化劑
4.1.4 甲醇水蒸氣重整製氫的反應器
4.1.5 甲醇水蒸氣重整製氫的典型案例
4.1.6 甲醇水蒸氣重整製氫的現狀和發展趨勢
4.2 甲醇裂解製氫
4.2.1 甲醇分解製氫的反應原理
4.2.2 甲醇裂解製氫的工藝流程
4.2.3 甲醇裂解製氫的催化
4.2.4 甲醇裂解製氫的典型案例
4.2.5 甲醇裂解製氫的展望
4.3 甲醇部分氧化製氫
4.4 甲醇製氫的展望
習題
第5章 電解水製氫
5.1 電解水反應和機理
5.2 鹼液電解製氫技術
5.2.1 鹼液電解池的基本原理
5.2.2 鹼性電解質
5.2.3 電極
5.2.4 隔膜
5.3 質子交換膜電解製氫技術
5.3.1 聚合物薄膜電解槽
5.3.2 雙極板
5.3.3 電催化劑
5.3.4 質子交換膜
5.3.5 氣體擴散層
5.3.6 膜電極製備
5.4 固體氧化物電解水製氫
5.4.1 固體氧化物電解槽
5.4.2 氫電極
5.4.3 氧電極
5.4.4 電解質層
5.5 電解水製氫展望
5.5.1 陰離子交換膜電解水製氫
5.5.2 双极膜电解水制氢
5.5.3 海水電解製氫
5.5.4 電解水製氫耦合氧化
5.5.5 電解水製氫的前景
習題
第6章 工業副產製氫
6.1 焦爐煤氣副產氫氣
6.2 氯鹼副產氫氣
6.3 石化企業副產氫氣
6.4 弛放氣回收氫氣
6.4.1 合成氨弛放氣
6.4.2 甲醇弛放氣
6.5 電石爐尾氣副產氫氣
習題
第7章 太陽能製氫
7.1 太陽能製氫的基本知識
7.1.1 光催化劑
7.1.2 助催化劑
7.1.3 光敏化劑
7.1.4 提高轉化效率
7.2 太陽能熱化學裂解水製氫
7.3 太陽能光催化分解水製氫
7.4 太陽光電化學電解水製氫
7.4.1 太陽光電化學電解水製氫機理
7.4.2 光陽極
7.4.3 光陰極
習題
第8章 其他製氫技術
8.1 氨分解製氫
8.1.1 氨分解製氫原理
8.1.2 氨分解製氫催化劑
8.1.3 氨分解製氫的工藝流程
8.2 熱化學循環分解水製氫
8.2.1 典型熱化學循環反應
8.2.2 基於太陽能的化學鏈製氫
8.2.3 基於核能的化學鏈製氫
8.3 光合生物製氫
8.3.1 光合細菌產氫
8.3.2 微藻產氫
8.4 微生物發酵製氫
8.4.1 發酵產氫路徑
8.4.2 發酵產氫類型
8.4.3 發酵製氫工藝
8.5 生物質熱化學製氫
8.6 超臨界水生物質氣化製氫
8.6.1 超臨界水的性質
8.6.2 生物質超臨界水催化氣化製氫
8.6.3 超臨界水催化氣化製氫應用前景
8.7 生物質衍生物製氫
習題
參考文獻

 

緒論（節錄）

　　第一次工業革命以來，人類大量焚燒石油、煤炭、天然氣等化石燃料產生大量溫室氣體CO2。200多年前大氣中CO2濃度約為280×10^-6，而近年來世界氣象組織全球大氣監測網的多個監測站測得大氣中CO2濃度均已超過400×10^-6。CO2對太陽輻射的可見光具有高度通過性，而對地球發射出的長波輻射具有高度吸收性，能強烈吸收地面輻射的紅外線，導致地球大氣溫度上升，全球暖化。2019年，全球平均溫度較工業化前水準高出約1.1℃。全球暖化會改變全球降水量分布，造成冰川和凍土融化、海平面上升等，不僅危害自然生態系統的平衡，甚至威脅人類的生存。

　　2015年《巴黎協定》提出：到21世紀末，在工業革命之前的水準上，將全球溫升控制在2℃以內，並努力達到1.5℃的目標。全球主流氣候研究機構對溫室氣體控制目標達成共識，世界各國均結合自身狀況提出了碳中和時間表。部分歐美國家在2010年前就實現了碳排放達峰。中國正處於經濟快速發展階段，CO2排放量仍在持續增加中，2021年中國的碳排放量達到114.7億t，是美國（50億t）的2倍，歐盟（27.9億t）的4倍。若不調整能源結構，大力開展技術創新進行節能減碳，現有的舉措遠不能達成《巴黎協定》的「2℃、1.5℃」乃至承諾的碳中和目標。