綠色製氫技術

毛宗強 等 編

出 版 社:化學工業出版社 

頁 數:436 

出版日期:2024年06月01日 

裝 幀:平裝 

ISBN:9787122447760

主編推薦

1.作者影響力強：由氫能產業的知名專家毛宗強教授領銜編著。

2.內容可參考性強：內容契合產業發展，以綠色氫氣生產為主題，符合產業發展的現實與未來要求， 

3.主要內容包括：電解水製氫、光解水製氫、生物質製氫、醇類製氫、其他制氫，並對氫氣產生過程的經濟性進行了分析。

內容簡介

《綠色製氫技術》從完成碳中和的角度聚焦氫能全產業鏈的第一個環節－氫氣生產。本書詳細介紹了零二氧化碳排放或近零二氧化碳排放的綠色氫氣生產技術的原理、方法、應用和發展趨勢，以及綠色氫氣生產技術的重要性和可行性，多種綠色氫氣生產技術的原理和優缺點，包括電解水製氫、海水電解製氫、光解水製氫、核能製氫、垃圾及廢水製氫、生物質製氫、醇類製氫、烴類製氫、氨氣製氫、金屬製氫、硫化氫分解製氫等，最後對製氫過程CO2排放估算及化石能源零CO2排放制氫技術、液氫技術以及工業副產氫氣純化等進行了闡述，為讀者提供了全面、深入的綠色氫氣生產技術參考。 《綠色製氫技術》適合氫能領域氫技術研究與製程開發的技術人員，準備或已進入能源領域的研究人員和工程師、環保和永續發展領域的專家，。本書也適合對「雙碳」目標感興趣的大專院校教師、學生和一般讀者閱讀。

目錄

●第1章「碳中和」目標下的氫氣生產技術

1.1制氫為「碳中和」目標服務001

1.1.1氫的「顏色」001

1.1.2豐富多彩的製氫方法002

1.1.3煤炭製氫004

1.1.4天然氣製氫005

1.1.5重油製氫005

1.2綠氫製備技術005

1.3供氫載體006

1.3.1「氫礦」及其他含氫化合物007

1.3.2液態陽光及其他007

1.4供能載具008

1.4.1化石能源008

1.4.2再生能源009

1.4.3核能010

1.5氫氣生產技術展望011

1.5.1人工智慧與氫氣產生緊密耦合011

1.5.2ChatGPT助力製氫發展012

1.5.3電解水製氫技術前景光明012

1.5.4天然氫有可能商業化014

參考文獻016

第2章電解水製氫技術

2.1電解水製氫技術介紹018

2.1.1電解水製氫技術基本原理018

2.1.2電解水關鍵電化學參數021

2.1.3電解水製氫技術分類與發展史023

2.2鹼性電解水製氫技術025

2.2.1基本原理025

2.2.2AEL電解槽組成與關鍵零件026

2.2.3催化劑029

2.2.4催化劑製備方法035

2.2.5代表企業038

2.3質子交換膜電解水製氫技術039

2.3.1基本原理039

2.3.2PEM電解槽組成與關鍵零件040

2.3.3關鍵部件製備方法048

2.3.4失效機制050

2.3.5代表企業054

2.4固體氧化物電解水製氫技術057

2.4.1基本原理057

2.4.2SOEC電解槽組成與關鍵零件058

2.4.3關鍵部件製備方法061

2.4.4失效機制062

2.4.5代表企業063

2.5不同技術路線的比較063

參考文獻064

第3章海水電解氫氣技術

3.1海水電解制氫分類與原理072

3.1.1直接海水製氫073

3.1.2間接海水製氫074

3.2海水氫氣關鍵075

3.2.1關鍵瓶頸問題075

3.2.2電解池設計078

3.2.3析氧催化劑設計079

3.2.4析氫催化劑設計081

3.3海水製氫的電能來源082

3.3.1海洋能源082

3.3.2海上風能083

3.4離岸風電氫氣系統與應用示範案例084

3.4.1離岸風電氫氣系統方案084

3.4.2海水風電氫氣計畫案例085

3.5海水氫氣經濟分析088

3.5.1理論能量估算088

3.5.2海水淡化成本分析088

3.5.3離岸風電氫氣成本分析088

3.5.4結論095

參考文獻096

第4章光化學分解水製氫技術

4.1光催化研究開端099

4.2光催化水分解的基本原理100

4.2.1光催化水分解過程100

4.2.2光催化水分解反應熱力學101

4.2.3光催化水分解反應動力學102

4.3光催化水分解研究進展102

4.3.1水分解光催化劑的主要特徵102

4.3.2水分解光催化劑研究進展103

4.3.3提高光催化劑分解水製氫效率的方法106

4.3.4光催化分解水製氫反應器113

4.3.5光解水反應系統標準測試體系120

4.4結論與展望121

參考文獻122

第5章核能氫氣技術

5.1概述129

5.2基於核能的氫氣生產技術130

5.2.1甲烷重整130

5.2.2熱化學循環分解水131

5.2.3混合循環135

5.2.4高溫蒸汽電解137

5.2.5常規電解水139

5.2.6其他技術139

5.3用於製氫的核能係統140

5.3.1商用核電技術140

5.3.2核能製氫對反應器的要求140

5.3.3核氫系統耦合及經濟性142

5.4耦合技術與安全問題143

5.4.1核反應器與氫氣製造廠耦合方案143

5.4.2系統安全144

5.4.3經濟性初步評估145

5.5核能製氫研發國內外進展146

5.5.1美國147

5.5.2日本148

5.5.3韓國148

5.5.4加拿大148

5.5.5中國149

5.5.6國際組織151

5.6核能製氫的綜合應用前景151

5.6.1核能製氫-氫冶金151

5.6.2其他154

參考文獻154

第6章廢水生物產氫

6.1概述155

6.2廢水生物產氫技術155

6.2.1暗發酵產氫156

6.2.2光發酵產氫159

6.2.3其他生物產氫技術160

6.3廢水生物產氫微生物164

6.3.1光發酵系統中的微生物164

6.3.2暗發酵系統中的微生物164

6.4廢水生物產氫反應器166

6.4.1暗反應器166

6.4.2光反應器170

6.4.3微生物電解池171

6.5廢水生物產氫的影響因素172

6.5.1廢水來源172

6.5.2營養元素174

6.5.3反應條件176

6.6提升廢水生物產氫的方法178

6.6.1強化微生物178

6.6.2底物預處理179

6.6.3添加劑180

6.6.4運行條件最佳化180

6.7廢水生物產氫的技術經濟分析181

6.7.1投資成本181

6.7.2營運成本181

6.7.3成本效益分析181

6.7.4案例分析181

參考文獻182

第7章垃圾製氫

7.1垃圾製氫意義192

7.1.1垃圾是放錯地方的資源192

7.1.2目前垃圾處理方法193

7.2垃圾製氫方法193

7.2.1熱分解法垃圾氫氣193

7.2.2掩埋垃圾製氫194

7.2.3其他垃圾製氫方法198

7.3垃圾氫氣進展199

7.3.1垃圾氫氣國際進展199

7.3.2垃圾氫氣國內進展199

7.4垃圾製氫前景及建議203

參考文獻203

第8章生物質發酵製氫技術

8.1生物質製氫技術概述206

8.1.1生質熱化學氫氣技術206

8.1.2生物質微生物氫氣生產技術208

8.2生物質發酵基本原理210

8.3生物質發酵製氫研究進展212

8.3.1接種物的選擇以及處理方式212

8.3.2反應pH213

8.3.3溫度213

8.3.4原料214

8.3.5反應器214

8.4生物質兩階段發酵聯產氫氣和甲烷（生物氫烷）215

8.4.1氫烷及其重要性215

8.4.2兩階段發酵聯產生物氫烷的過程及特性215

8.4.3微生物族群影響216

8.4.4過程整合216

8.4.5生物電化學監測218

8.4.6放大技術挑戰226

8.4.7生物氫烷及綜合利用227

8.5生物質發酵製備生物氫烷案例介紹227

8.5.1北京郊區農場案例227

8.5.2西北農業廢棄物案例230

8.5.3泰國棕櫚油廠廢水製取生物氫烷案例232

8.5.4中試規模生物氫烷案例比較與分析232

8.6生物質發酵技術經濟小結233

參考文獻234

第9章生物質熱化學製氫

9.1生物質簡介238

9.2生物質熱解製氫239

9.3生質氣化製氫240

9.4生物油製氫技術241

9.5生物氣氫氣產生技術243

9.5.1生物氣的來源與性質243

9.5.2生物氣乾重整氫氣生產技術246

9.5.3生物氣蒸氣重整製氫技術253

9.5.4生物氣部分氧化重整氫氣技術256

9.5.5生物氣吸收強化重整氫氣技術261

9.5.6生氣化學鏈重整氫氣技術266

9.5.7生物氣重整氫氣體的耦合技術268

9.5.8生物氣重整氫氣反應器268

9.5.9生物氣蒸氣重整氫氣技術的經濟與生態分析273

9.6生物質熱化學製氫的工程案例276

參考文獻278

第10章醇類製氫

10.1甲醇制氫284

10.1.1甲醇蒸氣重整製氫285

10.1.2甲醇水相重整製氫285

10.2乙醇製氫285

10.2.1乙醇直接裂解氫氣286

10.2.2乙醇蒸汽重整製氫286

10.2.3乙醇二氧化碳重整製氫287

10.2.4電催化強化乙醇製氫287

10.2.5等離子強化乙醇製氫287

10.2.6乙醇製氫催化劑287

10.3多元醇製氫技術：甘油製氫287

10.3.1甘油及甘油性質287

10.3.2甘油蒸氣重整製氫288

10.3.3甘油水相重整製氫289

10.3.4甘油乾重整製氫289

10.3.5甘油高溫熱解法重整製氫289

10.3.6甘油超臨界重整製氫289

10.4醇類重整制氫反應器290

10.4.1固定床反應器290

10.4.2微通道反應器290

10.4.3微結構反應器291

10.4.4膜反應器291

10.5醇類製氫技術的特點291

10.5.1甲醇、乙醇製氫的技術經濟性291

10.5.2甲醇、乙醇製氫的CO2排放291

10.5.3甘油製氫的CO2排放及經濟性292

10.5.4氫氣生產與燃料電池耦合系統292

參考文獻293

第11章烴類裂解製氫

11.1烴的定義及製氫方法294

11.2烴類分解製取氫氣和炭黑方法295

11.2.1熱裂解法295

11.2.2等離子體法295

11.3天然氣熱裂解制氫295

11.3.1天然氣高溫熱裂解制氫296

11.3.2天然氣催化熱裂解製造氫氣297

11.3.3天然氣等離子裂解製氫298

11.3.4熔融金屬天然氣熱裂解制氫299

11.4熱分解制氫氣和炭黑與傳統方法的比較300

11.4.1分解天然氣的能耗300

11.4.2氫氣產品的能耗與原料消耗300

11.4.3排放CO2比較300

11.4.4能量利用比較301

參考文獻301

第12章氨氣氫氣製氫

12.1氨氣性質及用途303

12.1.1氨氣能源特性303

12.1.2氨的用途304

12.1.3氨是理想的氫載體305

12.2氨制氫原理306

12.2.1氨分解氫熱力學306

12.2.2氨分解氫氣體動力學306

12.3氨氣製氫方法309

12.3.1熱催化法309

12.3.2等離子體催化法310

12.3.3其他氨分解氫氣方法310

12.4氨制氫的設備311

參考文獻312

第13章金屬製氫

13.1金屬製氫的必要性314

13.2金屬氫氣生產能力314

13.3鋁-水製氫體系316

13.3.1Al/H2O反應氫氣體原理316

13.3.2鋁水製氫方法317

13.3.3鋁水體系的特殊場景323

13.4鋁製氫設備324

13.5廢鋁製氫326

13.5.1廢鋁製氫意義326

13.5.2廢鋁製氫方法326

13.5.3廢鋁製氫現況327

13.6金屬氫氣技術展望328

參考文獻328

第14章硫化氫分解製氫

14.1硫化氫分解反應基礎331

14.1.1反應原理331

14.1.2熱力學分析331

14.1.3動力學研究332

14.1.4動力學反應機理332

14.2硫化氫分解方法333

14.2.1熱分解法333

14.2.2電化學法335

14.2.3微波法336

14.2.4光化學催化法337

14.2.5等離子體法337

14.3硫化氫分解的主要研究方向339

參考文獻340

第15章製氫製程CO2排放估算及化石能源零CO2排放氫氣技術

15.1引言343

15.1.1制氫過程CO2排放估算簡述343

15.1.2化石能源零CO2排放氫氣技術簡介343

15.2制氫製程CO2排放估算345

15.2.1不同氫氣生產技術評估345

15.2.2制氫製程CO2排放估算方法348

15.2.3制氫製程CO2排放估算舉例354

15.2.4氫氣生產技術的生命週期評估358

15.3化石能源零CO2排放氫氣技術363

15.3.1化石能源零排放氫氣技術簡介363

15.3.2化石能源零排放氫氣技術舉例366

15.3.3零CO2排放氫氣產生進展372

15.4零CO2氫氣生產技術展望377

15.4.1零CO2製氫總結377

15.4.2展望377

參考文獻378

第16章液氫

16.1液氫及性質380

16.1.1液氫性質380

16.1.2液氫外延產品381

16.2液氫用途383

16.3液氫生產383

16.3.1正氫與仲氫383

16.3.2液氫生產製程385

16.3.3液氫生產典型流程388

16.3.4全球液氫生產390

16.3.5液氫生產成本390

16.4液氫的儲存與運輸391

16.4.1液氫儲存391

16.4.2液氫運輸392

16.5液氫加註系統394

16.5.1液氫加註系統395

16.5.2防止兩相流的措施396

16.6液氫安全396

16.7液氫標準399

16.8中國液氫產業399

參考文獻400

第17章工業副產氫氣純化

17.1變壓吸附法404

17.1.1變壓吸附制氫製程404

17.1.2變壓吸附在氫氣分離的應用與發展409

17.2膜分離法411

17.2.1有機膜分離411

17.2.2無機膜分離416

17.2.3液態金屬分離418

17.3深冷分離法419

17.3.1低溫吸附法419

17.3.2低溫冷凝法420

17.3.3工業化低溫分離420

參考文獻421