本书系统地介绍了有关氢能方面的基础知识，主要内容包括：氢的发现、制取、纯化、存储、输运、加注、计量、利用，以及氢内燃机、燃料电池、氢安全等，体现了氢能开发与利用各个环节在当下新能源发展中的重要性。本书响应国家《能源战略行动计划》和碳达峰、碳中和目标，是浙江省普通本科高校“十四五”重点立项建设教材。 本书主要面向高等学校能源与动力工程、氢能科学与工程专业的教师、本科生、研究生及从事氢能开发与利用相关技术的工程技术人员，帮助他们熟悉和掌握氢能开发与利用的相关基础知识。

高等院校教师

前言
第1章　绪论 1
1.1　氢能的作用与意义 1
1.2　氢的发现 2
1.2.1　氢元素 3
1.2.2　氢的分布 3
1.2.3　氢的性质 4
1.2.4　氢的应用 6
1.3　作为能量载体的氢 9
1.3.1　氢的能源特性 9
1.3.2　分数氢 11
第2章　水制氢 12
2.1　电解水制氢 12
2.1.1　电解水制氢的基本原理 12
2.1.2　电解水制氢的电解槽 14
2.1.3　电解水制氢的工艺流程 16
2.1.4　电解水制氢的特点 17
2.1.5　电解水制氢的工业现状及发展 17
2.2　高温热解水制氢 18
2.3　热化学制氢法 18
第3章　化石能源制氢 20
3.1　煤制氢 20
3.1.1　煤焦化制氢 21
3.1.2　煤气化制氢 21
3.1.3　煤浆电解制氢 23
3.1.4　煤炭超临界水气化制氢 26
3.1.5　煤制氢零排放技术 28
3.2　石油制氢 29
3.2.1　石脑油制氢 29
3.2.2　重油制氢 31
3.2.3　石油焦制氢 34
3.2.4　炼厂干气制氢 36
3.3　天然气制氢 37
3.3.1　天然气蒸汽重整制氢 38
3.3.2　天然气高温裂解制氢 39
3.3.3　天然气部分氧化重整制氢 40
3.3.4　天然气自热重整制氢 41
第4章　生物质制氢 43
4.1　生物转化技术 44
4.1.1　水光解 44
4.1.2　光发酵 45
4.1.3　暗发酵 46
4.1.4　暗光联合发酵 46
4.1.5　生物制氢前景 47
4.2　热化学转化技术 47
4.2.1　生物质气化 48
4.2.2　热解重整 49
4.2.3　超临界水转化 49
4.2.4　小分子有机物催化重整 50
4.2.5　热化学转化的优点 51
4.3　生物质制氢技术的发展潜力 51
第5章　其他制氢方法 53
5.1　风能制氢 53
5.1.1　风能 53
5.1.2　风能制氢技术 53
5.1.3　技术要求 54
5.2　太阳能制氢 55
5.2.1　太阳能 55
5.2.2　太阳能制氢的方法 56
5.2.3　太阳能制氢的特点 59
5.3　氨裂解制氢 60
5.4　工业副产氢的回收 60
5.5　等离子体驱动电解制氢 61
5.6　制氢技术总结 61
第6章　H2的纯化 62
6.1　H2中的杂质 62
6.2　纯化氢的原因 64
6.2.1　能源工业的要求 64
6.2.2　现代制造工业的要求 64
6.3　氢的纯化方法 65
6.3.1　氢的实验室纯化方法 66
6.3.2　氢的工业纯化方法 67
第7章　储氢 71
7.1　氢能工业对储氢系统的要求 71
7.2　储氢技术 72
7.2.1　高压气态储氢技术 72
7.2.2　液态储氢技术 73
7.2.3　材料储氢技术 74
7.2.4　其他储氢技术 77
第8章　氢的输送、加注和氢能的
标准 79
8.1　气态氢输运 80
8.2　液态氢输运 81
8.3　固态氢输运 82
8.4　可能的氢高效输运途径 82
8.4.1　掺氢天然气管网输运 82
8.4.2　氢衍生品形态输运 84
8.4.3　氢-电共同输送 85
8.5　氢的加注 85
8.5.1　天然气蒸汽重整制氢加氢站
基本流程和系统及主要设备 87
8.5.2　水电解制氢加氢站基本流程和系统及主要设备 91
8.6　氢能的标准 91
8.6.1　国外氢能标准 91
8.6.2　国内氢能标准 92
第9章　燃料电池 95
9.1　燃料电池的分类和特点 95
9.2　燃料电池原理 97
9.2.1　碱性燃料电池 97
9.2.2　质子交换膜燃料电池 98
9.2.3　直接甲醇燃料电池 101
9.3　燃料电池的前景及挑战 102
第10章　氢燃料发动机 104
10.1　氢内燃机的发展历史 104
10.2　氢内燃机汽车 105
10.2.1　氢内燃机汽车与其他类型汽车的对比 106
10.2.2　氢内燃机汽车发展历史 107
10.2.3　氢燃料汽车和双燃料汽车 108
10.2.4　掺氢燃料 110
10.3　氢动力飞机 111
10.3.1　氢动力推进系统 111
10.3.2　氢动力飞机进展 112
10.3.3　氢动力飞机面临的挑战 114
10.4　氢燃料火箭 115
10.4.1　火箭运行的基本工作原理 115
10.4.2　液氢在火箭推进上的应用 116
第11章　氢的其他用途 118
11.1　氢能发电 118
11.2　氢在医疗领域的应用 118
11.3　氢能冶金 119
11.4　费-托合成工艺生产碳氢化合物 119
11.5　氢-氨融合领域应用 121
11.6　油品炼制 121
11.7　合成气发酵 122
第12章　氢的安全 123
12.1　氢的有利安全特性 123
12.2　氢的不利安全特性 124
12.2.1　氢泄漏与扩散 124
12.2.2　氢燃烧与爆炸 125
12.3　氢的环境安全性 126
12.3.1　氢脆 126
12.3.2　氢能源研究对环境保护的意义 126
12.4　氢安全性综合评价 127
12.4.1　氢生产安全 127
12.4.2　氢储运安全 128
12.5　历史上的H2事故 132
12.5.1　兴登堡“H2冤案” 132
12.5.2　挪威Hydro Agri氨厂CO2管道H2爆炸事故 133
12.5.3　感应雷击引发的H2泄漏事故 133
12.5.4　印度石油公司加氢裂解装置起火 134
12.5.5　江苏省盐城市的一起重大H2
爆炸事故 134
12.5.6　扬州某药厂“2·1”H2钢瓶爆炸事故 134
12.5.7　唐山某发电厂封闭母线爆炸事故 135
参考文献 136
二维码索引表 138