制氢技术与工艺山东氢谷新能源技术研究院、佛山环境与能源研究院_山东氢谷新能源技术研究院、佛山环境与能源研究院_9787111742142

氢是一种无碳能源、清洁能源，被誉为21世纪的终极能源。氢具有导热性好、燃烧性能好、储量丰富、多形态存在、利用率高、便于回收利用、安全等特点，在未来必将成为重要的代替能源。制氢作为氢能产业链的第一环，有着非常重要的作用。没有氢气就不会有氢能产业，学习了解氢能就必须了解氢气和其制取技术和工艺。
本书对氢气的性质、特点、应用、制取等进行了详细介绍，共分11章，分别为绪论、煤制氢、天然气制氢、石油制氢、电解水制氢、醇类重整制氢、氨分解制氢、生物质能制氢、副产氢气的回收与提纯、液氢、其他制氢技术。本书能帮助读者系统地学习氢气制取的技术和工艺，为以后从事相关行业打下坚实的基础。

氢能作为来源多样、应用高效、清洁环保的二次能源，广泛应用于交通、储能、工业和发电领域。氢能的开发利用已成为世界新一轮能源技术变革的重要方向，也是全球实现净零排放的重要路径。伴随我国双碳战略目标的提出，氢能因具有保障能源安全、助力深度脱碳等特点，成为我国能源结构低碳转型、构建绿色产业体系的重要支撑，产业发展方向确定且坚定。
当前，氢能产业发展迅猛，已经从基础研发发展到批量化生产制造、全面产业化阶段。面对即将到来的氢能规模化应用和商业化进程，具有扎实的理论基础和工程化实践能力的复合型人才将成为推动氢能产业发展的关键力量。氢能人才培养是一个系统化工程，需要有好的人才政策、产业发展背景作为支撑，更需要有产业推动平台、科研院所以及众多企业的创新集聚，共同打造产学研协作融合的良好生态。
2021年7月，印发《高等学校碳中和科技创新行动计划》，明确推进碳中和未来技术学院和示范性能源学院建设，鼓励高校开设碳中和通识课程。2022年10月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于加强新时代高技能人才队伍建设的意见》，明确提出：技能人才是支撑中国制造、中国创造的重要力量。加强高级工以上的高技能人才队伍建设，对巩固和发展工人阶级先进性，增强国家核心竞争力和科技创新能力，缓解就业结构性矛盾，推动高质量发展具有重要意义。为贯彻落实党中央、国务院决策部署，加强新时代高技能人才队伍建设，同时结合目前氢能产业发展对人才的要求，中国电动汽车百人会氢能中心联合上海燃料电池汽车商业化促进中心、佛山环境与能源研究院、上海氢能利用工程技术研究中心、上海智能新能源汽车科创平台、山东氢谷新能源技术研究院等单位共同编制了氢能与燃料电池产业应用人才培养丛书。
本系列丛书包括《氢能与燃料电池产业概论》《制氢技术与工艺》《氢气储存和运输》《加氢站技术规范与安全管理》《氢燃料电池汽车及关键部件》《氢燃料电池汽车安全设计》《氢燃料电池汽车检测与维修技术》，丛书内容覆盖了氢能与燃料电池全产业链完整的知识体系，同时力图与工程化实践做好衔接，立足应用导向，重点推进氢能技术研发的实践设计和活动教学，增进教育链、人才链与产业链的深度融合，可以让学生或在职人员通过学习培训，全面了解氢能与燃料电池产业的发展趋势、技术原理、工程化进程及应用解决方案，具备在氢气制取、储运、加氢站运营、氢燃料电池汽车检测与维修等领域工作所需的基础知识与实操技能。
本书是全套系列丛书的第二部，着重介绍制氢技术与工艺。全书共分为11章，结合氢的性质、特点及应用，对煤制氢、天然气制氢、石油制氢、电解水制氢、醇类重整制氢、氨分解制氢、生物质能制氢、副产氢气的回收与提纯、液氢、其他制氢技术进行了详细介绍。制氢技术的成熟与降本是氢能产业实现规模化应用的前提，当前全球氢能源结构仍以化石能源制氢为主，产生的碳排放量较高。未来，氢能能否实现全生命周期碳排放的大幅减少，继而带动交通、工业、发电等领域实现深度脱碳，制氢环节的低碳化尤为关键。希望本书能够帮助读者们充分了解主要制氢路线的技术特点、工艺及发展前景，加强对氢能产业的知识学习与认知提升。
丛书编写委员会虽力求覆盖完整产业链的相关要点，但新技术发展迅速，编写过程中仍有许多不足，欢迎广大读者提出宝贵的意见和建议，以不断校正与完善图书内容，培养出产业亟需的高技能人才。在此特别感谢各有关合作单位的鼎力支持及辛勤付出。
希冀本套丛书能够为氢能产业专业人才提供帮助，为氢能产业人才培养提供支撑，为氢能产业可持续发展贡献微薄之力。
张真
氢能与燃料电池产业应用人才培养丛书编写委员会主任
中国电动汽车百人会氢能中心主任山东氢谷新能源技术研究院院长

丛书序
前言
第1章绪论1
1.1氢的物化特性1
1.2工业氢标准2
1.3纯氢、高纯氢和超纯氢2
1.4低碳氢、清洁氢与可再生氢3
1.5制氢方法3
1.6氢的利用方式4
1.6.1氢燃料电池与燃氢交通工具4
1.6.2家庭用氢5
1.7氢对构建清洁能源体系的作用和意义6
思考题7
参考文献7
第2章煤制氢8
2.1煤的组成8
2.2煤焦化制氢9
2.3煤气化制氢工艺10
2.3.1煤气化制氢原理10
2.3.2煤气化制氢工艺流程11
2.3.3CO变换16
2.3.4酸性气体脱除技术16
2.3.5H2提纯技术16
2.4煤制氢技术发展现状17
2.5电解煤水制氢17
2.5.1电解煤水制氢的反应机理18
2.5.2电解煤水制氢技术的特点19
2.6煤制氢技术的优缺点19
2.7煤制氢技术的经济性20
思考题21
参考文献21
第3章天然气制氢22
3.1天然气制氢原理22
3.2天然气水蒸气重整制氢24
3.2.1天然气水蒸气重整制氢原理24
3.2.2天然气水蒸气重整制氢工艺25
3.3天然气部分氧化制氢29
3.3.1天然气部分氧化制氢原理29
3.3.2天然气部分氧化制氢工艺29
3.4天然气高温裂解制氢30
3.4.1天然气高温裂解制氢原理30
3.4.2天然气高温裂解制氢工艺30
3.5天然气自热重整制氢36
3.5.1天然气自热重整制氢原理36
3.5.2天然气自热重整制氢工艺36
3.6天然气制氢技术的优缺点37
3.7天然气制氢技术的经济性38
思考题39
参考文献40
第4章石油制氢41
4.1石油制氢原料41
4.2石油制氢工艺简介42
4.2.1石脑油制氢42
4.2.2重油制氢42
4.2.3石油焦制氢43
4.2.4炼厂干气制氢44
思考题45
参考文献45
第5章电解水制氢46
5.1碱性水电解制氢工艺47
5.1.1碱性水电解制氢原理47
5.1.2电解水制氢工艺流程48
5.1.3电解水制氢工艺的主要设备49
5.1.4碱性电解槽49
5.2PEM电解水制氢工艺51
5.2.1PEM电解水制氢原理51
5.2.2PEM电解槽52
5.3高温固体氧化物电解水制氢工艺53
5.3.1固体氧化物电解水制氢原理53
5.3.2SOEC电解槽53
5.4电解水制氢的优缺点及经济性54
5.4.1电解水制氢的优缺点54
5.4.2电解水制氢的经济性56
5.5可再生能源发展与电解水制氢56
思考题58
参考文献58
第6章醇类重整制氢59
6.1甲醇制氢59
6.1.1甲醇的基本性质59
6.1.2甲醇水蒸气重整制氢59
6.1.3甲醇水相重整制氢60
6.1.4甲醇制氢工艺流程60
6.2乙醇制氢61
6.2.1乙醇的基本性质61
6.2.2乙醇直接裂解制氢61
6.2.3乙醇水蒸气重整制氢62
6.2.4乙醇二氧化碳重整制氢62
6.2.5其他乙醇制氢方式63
6.2.6乙醇制氢催化剂63
6.3甘油（丙三醇）制氢64
6.3.1甘油的基本性质64
6.3.2甘油气相重整制氢64
6.3.3甘油水相重整制氢67
6.3.4甘油干重整制氢68
6.3.5甘油光催化重整制氢69
6.3.6甘油高温热解法重整制氢69
6.3.7甘油超临界重整制氢70
6.3.8甘油吸附增强重整制氢70
6.4醇类重整制氢反应器及技术71
6.4.1固定床反应器72
6.4.2微通道反应器72
6.4.3微结构反应器73
6.4.4膜反应器73
6.5醇类制氢技术的特点和问题75
6.5.1醇类制氢技术的CO2排放75
6.5.2醇类制氢的技术经济性75
思考题78
参考文献78
第7章氨分解制氢80
7.1氨分解制氢原理80
7.1.1氨分解制氢技术80
7.1.2氨分解制氢工艺81
7.1.3氨分解制氢催化剂82
7.2氨分解制氢的热力学85
7.3氨分解制氢的动力学85
7.4氨分解制氢工艺86
7.4.1氨分解制氢工艺流程86
7.4.2氨分解制氢工艺设备87
7.4.3氨分解制氢工艺生产风险89
7.5氨分解制氢的优缺点及经济性91
7.5.1氨分解制氢的优缺点91
7.5.2氨分解制氢的经济性93
思考题93
参考文献94
第8章生物质能制氢95
8.1生物质发酵制氢96
8.1.1生物质发酵制氢原理96
8.1.2接种物的选择及处理方式97
8.1.3反应pH值99
8.1.4温度99
8.1.5原料100
8.2生物质热化学制氢100
8.2.1生物质气化制氢101
8.2.2生物质热裂解制氢103
8.2.3生物质超临界水制氢104
8.3生物乙醇制氢105
8.4生物质能制氢的优缺点及经济性105
思考题106
参考文献107
第9章副产氢气的回收与提纯108
9.1变压吸附法108
9.1.1变压吸附原理108
9.1.2变压吸附循环步骤114
9.1.3影响变压吸附效果主要因素117
9.2深冷分离法118
9.2.1低温分离法119
9.2.2低温吸附法119
9.2.3工业化低温分离119
9.3膜分离法120
9.3.1膜分离法原理121
9.3.2有机膜分离122
9.3.3无机膜分离122
9.3.4液态金属分离124
9.3.5膜分离技术在氢气提纯工艺上的应用124
9.4提纯方法比较分析及典型案例125
9.4.1方法对比125
9.4.2典型案例PSA半焦煤气制氢126
思考题127
参考文献128
第10章液氢129
10.1液氢性质及外延产品129
10.1.1液氢性质129
10.1.2液氢外延产品130
10.2液氢用途132
10.3液氢的生产133
10.3.1正氢与仲氢133
10.3.2液氢生产工艺134
10.3.3液氢生产典型流程137
10.3.4全球液氢生产138
10.3.5液氢生产成本141
10.4液氢的储存与运输141
10.4.1液氢储存141
10.4.2液氢运输145
10.5液氢的加注147
10.5.1液氢加注系统147
10.5.2防止两相流的措施148
10.6液氢的安全148
10.7发展前景151
思考题151
参考文献151
第11章其他制氢技术153
11.1核能制氢技术153
11.1.1核能制

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