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0绪论1

0.1氢气是“全能”的高级能源并可能成为下一个“主体能源”1

0.2氢在减排温室气体中的重要地位2

0.3多种多样、丰富多彩的制氢方法3

0.3.1根据制氢原料分类3

0.3.2根据制氢原理分类4

0.4我国是世界产氢第一大国，化石燃料是目前制氢主力5

0.4.1全国煤炭、天然气制氢潜在产能5

0.4.2 2016年全国氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能5

0.5 氢能是二次能源吗？6

第1章 煤制氢9

1.1传统煤制氢技术10

1.2煤气化制氢工艺10

1.2.1煤的气化10

1.2.2一氧化碳变换11

1.2.3酸性气体脱除技术11

1.2.4 H2提纯技术12

1.2.5“三废”处理12

1.3煤制氢国内外发展现状12

1.3.1国外煤制氢发展状况12

1.3.2国内煤制氢发展状况13

1.4煤气化技术13

1.4.1固定床气化技术13

1.4.2流化床气化技术14

1.4.3气流床气化技术14

1.5煤制氢技术经济性16

1.5.1煤制氢与天然气制氢的经济技术指标对比16

1.5.2煤制氢技术经济影响因素分析18

1.6煤制氢前景19

1.7褐煤制氢20

1.7.1背景介绍20

1.7.2工艺介绍21

1.7.3成本计算及CO2排放量23

1.7.4总结与展望24

1.8煤炭地下气化制氢25

1.8.1煤炭地下气化研究综述25

1.8.2国外煤炭地下气化25

1.8.3我国的地下煤气化试验26

1.8.4地下煤气化制氢前景27

1.9煤制氢零排放技术28

1.10电解煤水制氢29

1.10.1电解煤水制氢的研究现状和前景29

1.10.2电解煤水制氢的反应机理30

1.10.3电解煤水制氢技术的特点33

1.11超临界煤水制氢35

1.11.1概论35

1.11.2我国研究情况35

1.11.3国外研究情况37

1.11.4展望37

1.12煤／石油焦制氢38

参考文献38

第2章 天然气制氢42

2.1天然气在含氧（元素）环境下的制氢技术42

2.1.1基本原理42

2.1.2技术进展43

2.1.3关键设备47

2.1.4优点与问题49

2.2天然气无氧芳构化制氢工艺49

2.2.1基本原理49

2.2.2制氢工艺50

2.2.3设备53

2.2.4优点与问题53

2.3天然气直接裂解制氢与碳材料工艺53

2.3.1 基本原理53

2.3.2制氢气工艺54

2.3.3反应设备57

2.3.4优点与问题59

参考文献59

第3章 石油制氢63

3.1石油制氢原料63

3.2制氢工艺简介64

3.2.1石脑油制氢64

3.2.2重油制氢64

3.2.3石油焦制氢65

3.2.4炼厂干气制氢65

3.3石油原料制氢经济66

参考文献67

第4章 可再生能源制氢68

4.1太阳能制氢68

4.1.1太阳光直接分解水制氢68

4.1.2太阳光热化学分解水制氢73

4.1.3太阳能发电、电解水制氢（PTG）73

4.2生物质能制氢74

4.2.1生物质生物发酵制氢75

4.2.2生物质化工热裂解制氢76

4.2.3生物质制乙醇、乙醇制氢79

4.3风能制氢84

4.3.1风电制氢84

4.3.2风-氢能源系统（WHHES）介绍85

4.3.3应用范例86

4.3.4吉林省长岭县龙凤湖20万千瓦风电制氢及HCNG示范项目介绍87

4.4海洋能制氢89

4.4.1潮汐能89

4.4.2波浪能89

4.4.3温度差能89

4.4.4海流能90

4.4.5海洋盐度差能90

4.4.6 海草燃料91

4.4.7海洋能制氢前景91

4.5水力能制氢91

4.5.1水力能资源91

4.5.2水力能发电制氢91

4.5.3水力能制氢优势92

4.6 地热能制氢92

参考文献92

第5章 太阳能光解水制氢96

5.1光催化研究开端96

5.2光催化分解水的基本原理97

5.2.1光催化分解水过程97

5.2.2光催化分解水反应热力学97

5.2.3光催化分解水反应动力学98

5.3研究进展99

5.3.1分解水制氢光催化剂99

5.3.2提高光催化剂分解水制氢效率的方法101

5.3.3光催化分解水制氢反应器103

5.4结论与展望109

参考文献109

第6章 生物质发酵制氢113

6.1基本原理113

6.2研究进展114

6.2.1接种物的选择以及处理方式114

6.2.2反应pH值116

6.2.3温度116

6.2.4原料116

6.2.5反应器117

6.3案例介绍117

6.4优点与问题119

参考文献119

第7章 生物质热化学制氢122

7.1生物质简介122

7.2生物质热解制氢123

7.2.1生物质热解反应123

7.2.2生物质热解制氢的影响因素125

7.2.3生物质热解制氢反应器及技术130

7.3生物质气化制氢133

7.3.1生物质气化原理134

7.3.2气化介质134

7.3.3气化炉及工艺135

7.3.4生物质气化过程强化137

7.3.5生物质超临界水气化制氢138

7.4生物油制氢技术139

7.4.1生物油简介139

7.4.2生物油蒸汽重整制氢139

7.4.3生物油自热重整制氢140

7.4.4生物油重整制氢反应器技术141

7.5生物质热化学制氢技术评述143

7.5.1 生物质热化学制氢的技术经济性143

7.5.2生物质热化学制氢的CO2排放144

参考文献145

第8章 核能制氢149

8.1核能制氢技术149

8.1.1核能制氢主要工艺150

8.1.2核能制氢用反应堆153

8.2核能制氢国内外研究进展154

8.2.1日本155

8.2.2美国155

8.2.3法国155

8.2.4韩国156

8.2.5加拿大156

8.2.6中国157

8.3核能制氢的经济性与安全性160

8.3.1经济性160

8.3.2安全性161

8.4核能制氢的综合应用前景162

8.4.1核能制氢——氢冶金162

8.4.2其他164

参考文献165

第9章 等离子体制氢167

9.1等离子体简介167

9.2等离子体的制备168

9.3等离子体制氢研究现状169

9.4等离子体制氢的优缺点173

参考文献174

第10章 汽油、柴油制氢175

10.1基本原理175

10.2研究进展176

10.2.1 汽油、柴油制氢工艺176

10.2.2设备179

10.3优点与问题181

参考文献181

第11章 醇类重整制氢184

11.1甲醇制氢184

11.1.1甲醇水蒸气重整制氢184

11.1.2甲醇水相重整制氢189

11.2生物燃料乙醇制氢189

11.2.1 乙醇直接裂解制氢191

11.2.2乙醇水蒸气重整制氢191

11.2.3乙醇二氧化碳重整制氢193

11.2.4乙醇制氢催化剂194

11.3醇类重整制氢反应器及技术198

11.3.1固定床反应器199

11.3.2微通道反应器200

11.3.3微结构反应器203

11.3.4膜反应器205

11.4电催化强化乙醇制氢208

11.5等离子体强化乙醇制氢208

11.6甲醇、乙醇制氢技术的特点和问题209

11.6.1 甲醇、乙醇制氢的技术经济性209

11.6.2甲醇、乙醇制氢的CO2排放209

11.6.3制氢与燃料电池耦合系统209

参考文献212

第12章 甘油重整制氢217

12.1背景及甘油的来源217

12.2甘油的物化性质218

12.3甘油水蒸气重整制氢219

12.3.1热力学分析220

12.3.2反应机理221

12.3.3催化剂223

12.4甘油水相重整制氢229

12.5甘油干重整制氢231

12.6甘油光催化重整制氢231

12.7甘油高温热解法重整制氢232

12.8甘油超临界重整制氢232

12.9甘油吸附增强重整制氢232

12.10甘油制氢技术的CO2排放237

12.11甘油制氢技术的经济性237

参考文献239

第13章 甲酸分解制氢243

13.1基本原理243

13.2甲酸的来源243

13.3甲酸分解催化剂245

13.3.1均相催化剂245

13.3.2非均相催化剂252

13.4甲酸分解制氢技术及设备258

13.5甲酸分解制氢技术的优点和问题259

参考文献260

第14章 氨气制氢264

14.1氨制氢原理264

14.1.1氨分解制氢的热力学264

14.1.2氨分解制氢的动力学265

14.1.3热催化法分解氨气制氢267

14.1.4等离子体催化氨制氢新工艺268

14.2氨制氢的设备268

14.3其他氨分解制氢方法268

14.4和甲醇制氢比较269

参考文献270

第15章 烃类分解生成氢气和炭黑的制氢方法272

15.1烃的定义及制氢方法272

15.2烃类分解制取氢气和炭黑方法272

15.2.1热裂解法272

15.2.2等离子体法273

15.3天然气催化热裂解制造氢气和炭黑（TCD）273

15.3.1传统的天然气热裂解273

15.3.2天然气热裂解制氢气和炭黑的新方法273

15.3.3天然气催化热裂解制造氢气和炭黑（TCD）274

15.4热分解制氢气和炭黑与传统方法的比较274

15.4.1分解甲烷的能耗274

15.4.2氢气产品的能耗与原料消耗275

15.4.3排放CO2比较275

15.4.4能量利用比较275

参考文献275

第16章NaBH4制氢276

16.1基本原理276

16.2 研究进展277

16.2.1 NaBH4制氢工艺277

16.2.2设备279

16.3优点与问题281

参考文献281

第17章 硫化氢分解制氢282

17.1硫化氢分解反应基础知识282

17.1.1反应原理282

17.1.2热力学分析282

17.1.3动力学研究283

17.1.4动力学反应机理283

17.2硫化氢分解方法284

17.2.1热分解法284

17.2.2电化学法285

17.2.3电场法286

17.2.4微波法286

17.2.5光化学催化法286

17.2.6等离子体法286

17.3主要研究方向288

参考文献289

第18章 金属粉末制氢290

18.1什么金属能制氢290

18.2铝制氢291

18.2.1 AI-H2O体系291

18.2.2铝制氢设备295

18.3镁制氢295

18.4锌制氢296

18.5铁制氢297

18.6结语和展望297

参考文献297

第19章 液氢299

19.1液氢背景及性质299

19.1.1液氢性质299

19.1.2液氢外延产品299

19.2液氢用途302

19.3液氢的生产302

19.3.1正氢与仲氢302

19.3.2液氢生产工艺303

19.3.3液氢生产典型流程305

19.3.4全球液氢生产307

19.3.5液氢生产成本308

19.4液氢的储存与运输309

19.4.1 液氢储存309

19.4.2液氢运输310

19.5液氢加注系统312

19.5.1液氢加注系统312

19.5.2防止两相流的措施312

19.6液氢的安全313

19.7中国液氢314

19.8小结315

参考文献315

第20章 副产氢气的回收与净化317

20.1变压吸附法318

20.1.1背景318

20.1.2氢气分离的各种方法比较318

20.1.3变压吸附制氢工艺319

20.1.4变压吸附在氢气分离中的应用与发展323

20.2膜分离法325

20.2.1有机膜分离325

20.2.2无机膜分离330

20.2.3液态金属分离331

20.3深冷分离法332

20.3.1低温吸附法332

20.3.2工业化低温分离333

参考文献333