制氫工藝與技術

第1章 緒論（1）
1.1碳排放的挑戰和氫能的機遇（1）
1.2主要制氫方法（2）
1.3氫能產業政策和前景展望（3）
習題（4）

第2章 煤制氫（5）
2.1煤制氫名詞術語（6）
2.1.1與煤相關的術語（6）
2.1.2相關設備術語（6）
2.1.3煤制氫過程的相關術語（7）
2.2煤制氫工藝過程（8）
2.2.1固定床工藝流程（9）
2.2.2流化床工藝流程（16）
2.2.3氣流床工藝流程（22）
2.3其他煤制氫技術（45）
2.4煤制氫HSE和發展趨勢（46）
習題（49）

第3章 天然氣制氫（50）
3.1天然氣蒸汽重整制氫（50）
3.1.1天然氣蒸汽重整制氫的反應原理（50）
3.1.2天然氣蒸汽重整制氫的工藝流程（53）
3.1.3天然氣蒸汽重整制氫的影響因素（60）
3.1.4天然氣蒸汽重整制氫的催化劑（61）
3.1.5天然氣蒸汽重整制氫的關鍵設備（63）
3.1.6天然氣蒸汽重整制氫的典型案例（65）
3.1.7天然氣蒸汽重整制氫的發展趨勢（67）
3.2天然氣部分氧化制氫（67）
3.2.1天然氣部分氧化制氫的反應原理（68）
3.2.2天然氣部分氧化制氫的反應類型（68）
3.2.3天然氣部分氧化制氫的催化劑（69）
3.2.4天然氣部分氧化制氫的反應器（69）
3.2.5天然氣部分氧化制氫的發展前景（70）
3.3天然氣自熱重整制氫（70）
3.4天然氣二氧化碳重整制氫（71）
3.5天然氣催化裂解制氫（71）
3.6鐵基天然氣化學迴圈制氫（72）
3.7小型橇裝天然氣制氫（72）
3.8天然氣制氫的HSE和技術經濟（73）
習題（74）

第4章 甲醇制氫（75）
4.1甲醇水蒸氣重整制氫（75）
4.1.1甲醇水蒸氣重整制氫的反應原理（75）
4.1.2甲醇水蒸氣重整制氫的工藝流程（78）
4.1.3甲醇水蒸氣重整制氫的催化劑（79）
4.1.4甲醇水蒸氣重整制氫的反應器（82）
4.1.5甲醇水蒸氣重整制氫的典型案例（85）
4.1.6甲醇水蒸氣重整制氫的現狀和發展趨勢（87）
4.2甲醇裂解制氫（87）
4.2.1甲醇分解制氫的反應原理（88）
4.2.2甲醇裂解制氫的工藝流程（89）
4.2.3甲醇裂解制氫的催化劑（89）
4.2.4甲醇裂解制氫的典型案例（92）
4.2.5甲醇裂解制氫的展望（93）
4.3甲醇部分氧化制氫（93）
4.4甲醇制氫的展望（96）
習題（97）

第5章 電解水制氫（98）
5.1電解水反應和機理（98）
5.2堿液電解制氫技術（99）
5.2.1堿液電解池的基本原理（99）
5.2.2鹼性電解質（100）
5.2.3電極（101）
5.2.4隔膜（110）
5.3質子交換膜電解制氫技術（113）
5.3.1聚合物薄膜電解槽（113）
5.3.2雙極板（114）
5.3.3電催化劑（114）
5.3.4質子交換膜（116）
5.3.5氣體擴散層（117）
5.3.6膜電極製備（117）
5.4固體氧化物電解水制氫（118）
5.4.1固體氧化物電解槽（119）
5.4.2氫電極（121）
5.4.3氧電極（122）
5.4.4電解質層（124）
5.5電解水制氫展望（126）
5.5.1陰離子交換膜電解水制氫（126）
5.5.2雙極膜電解水制氫（127）
5.5.3海水電解制氫（128）
5.5.4電解水制氫耦合氧化（132）
5.5.5電解水制氫的前景（132）
習題（133）

第6章 工業副產制氫（134）
6.1焦爐煤氣副產氫氣（135）
6.2氯堿副產氫氣（137）
6.3石化企業副產氫氣（139）
6.4弛放氣回收氫氣（141）
6.4.1合成氨弛放氣（141）
6.4.2甲醇弛放氣（142）
6.5電石爐尾氣副產氫氣（143）
習題（145）

第7章 太陽能制氫（146）
7.1太陽能制氫的基本知識（147）
7.1.1光催化劑（149）
7.1.2助催化劑（153）
7.1.3光敏化劑（159）
7.1.4提高轉化效率（161）
7.2太陽能熱化學裂解水制氫（165）
7.3太陽能光催化分解水制氫（166）
7.4太陽光電化學電解水制氫（168）
7.4.1太陽光電化學電解水制氫機理（168）
7.4.2光陽極（170）
7.4.3光陰極（172）
習題（176）

第8章 其他制氫技術（177）
8.1氨分解制氫（177）
8.1.1氨分解制氫原理（177）
8.1.2氨分解制氫催化劑（178）
8.1.3氨分解制氫的工藝流程（178）
8.2熱化學迴圈分解水制氫（179）
8.2.1典型熱化學迴圈反應（179）
8.2.2基於太陽能的化學鏈制氫（182）
8.2.3基於核能的化學鏈制氫（182）
8.3光合生物制氫（183）
8.3.1光合細菌產氫（183）
8.3.2微藻產氫（185）
8.4微生物發酵制氫（186）
8.4.1發酵產氫路徑（186）
8.4.2發酵產氫類型（187）
8.4.3發酵制氫工藝（187）
8.5生物質熱化學制氫（189）
8.6超臨界水生物質氣化制氫（191）
8.6.1超臨界水的性質（191）
8.6.2生物質超臨界水催化氣化制氫（191）
8.6.3超臨界水催化氣化制氫應用前景（192）
8.7生物質衍生物制氫（192）
習題（196）

參考文獻（197）

易玉峰，畢業于中國石油大學（北京）化學工程與技術專業，北京石油化工學院碩士生導師，高級實驗師。從事綠色精細化學品方面的研究，近幾年開展儲氫材料等研究。編寫《制氫儲氫技術》專著。

黃龍，北京石油化工學院，教授，兼職北京弗萊明科技公司技術總監；北京海望氫能科技有限公司首席技術專家。目前從事綠色化工產品和儲氫材料方面的研究。

李卓謙，成都科特瑞興科技有限公司，教授級高工，總經理。從事天然氣制氫，甲醇制氫的生產工藝設計、施工及技術維護等方面的工作。主要研究方向工作領域為：甲醇裂解制氫，天然氣蒸汽重整制氫。

余曉忠，中科合成油工程有限公司，教授級高工，總工程師；從事煤化工方面的研究和生產工藝設計，施工及技術維護等方面的工作。主要研究方向工作領域為：煤炭間接液化、煤炭熱解、煤制甲醇、煤制二甲醚等。

杜小澤，華北電力大學教授，長江學者。清華大學工程熱物理專業獲工學博士學位，華北電力大學博士生導師，電站設備狀態監測與控制JYB重點實驗室副主任。JYB高等學校熱工基礎課程教學指導委員會委員、中國電機工程學會火電分會空冷專業委員會委員、北京熱物理和能源工程學會理事；入選JYB新世紀優秀人才支持計畫。