水电解制氢技术新进展及应用

第1章 绪论 1.1 概述 1.1.1 认识氢 1.1.2 氢在工业中的广泛应用 1.1.3 氢与碳减排 1.1.4 氢将成为一种重要能源载体 1.2 氢的物理化学性质 1.2.1 氢的物理性质 1.2.2 氢的化学性质 1.2.3 正氢和仲氢 1.2.4 氢原子的性质 1.2.5 氢的同位素 1.2.6 氢的能源特性 1.3 氢的各种生产方法 1.3.1 碳氢化合物 1.3.2 煤 1.3.3 生物质 1.3.4 水 1.4 氢电解理论 1.4.1 电解质体系 1.4.2 法拉第定律 1.4.3 水电解的阳极和阴极过程 1.4.4 水电解的槽压 1.4.5 极化与过电位 1.5 水电解制氢与氢经济 1.5.1 水电解制氢历史与“氢经济”起源 1.5.2 “氢经济”兴起 参考文献 第2章 碱性水电解 2.1 碱性水溶液电解制氢装置 2.1.1 单极性箱式电解槽 2.1.2 双极性压滤式电解槽 2.2 碱性水电解槽的性能要求以及组件 2.3 常用碱性水电解槽 2.4 碱性水电解槽组件对能耗的影响 2.5 提高碱性水电解制氢能量效率的途径 2.5.1 加压水电解 2.5.2 改变工艺参数及电极材料 2.6 碱性水电解催化剂 2.6.1 催化剂的电化学活性 2.6.2 水电解性能 2.7 优化电解池设计 2.7.1 零间隙设计 2.7.2 零间隙的欧姆电阻 2.7.3 电解池性能表征 2.8 高压碱性水电解槽 2.9 可再生能源驱动碱性水电解 2.10 阴离子交换膜水电解 2.10.1 水电解技术存在的问题 2.10.2 阴离子交换膜水电解工业 2.10.3 非铂族金属催化剂 2.10.4 阴离子交换膜 2.10.5 膜电极制备方法 2.10.6 AEM工作条件 2.11 低品位盐水电解 2.11.1 盐水电解的挑战 2.11.2 反应器设计注意手项 2.11.3 不纯水电解用阳极材料 2.11.4 析氢阴极 2.11.5 盐水电解展望 参考文献 第3章 质子交换膜水电解 3.1 质子交换膜水电解概述 3.2 质子交换膜水电解基本原理 3.2.1 析氧反应机理 3.2.2 析氢反应机理 3.2.3 效率 3.3 电催化剂 3.3.1 阳极催化剂 3.3.2 氧化铱催化剂制备方法 3.3.3 阴极催化剂 3.4 电解质膜 3.4.1 全氟磺酸电解质膜 3.4.2 全氟磺酸电解质膜厚度与机械增强 3.4.3 氢渗透及其应对策略 3.4.4 电解质膜面临的问题及其应对策略 3.5 多孑L传输层 3.5.1 多孔传输层材料 3.5.2 多孔传输层涂层 3.6 双极板与流场 3.6.1 双极板材料与涂层 3.6.2 双极板流场 3.7 膜电极 3.7.1 电催化剂墨水制备 3.7.2 膜电极制备工艺 3.7.3 膜电极性能和耐久性 3.8 电解槽与制造产线 3.9 质子交换膜水电解制氢系统 3.9.1 系统组成 3.9.2 运行模式 3.9.3 主要商用质子交换膜电解槽系统 3.9.4 系统成本分解 3.10 应用领域、市场及展望 3.10.1 应用场景及实例 3.10.2 应用领域 3.10.3 质子交换膜水电解技术发展重点、挑战及应对 参考文献 第4章 固体氧化物电解水制氢 4.1 基本原理 4.2 固体氧化物电解电池关键材料 4.2.1 电解质材料 4.2.2 电极材料 4.3 固体氧化物电解电池部件的性能衰减 4.3.1 电解质的衰减 4.3.2 燃料极的衰减 4.3.3 氧电极的衰减 4.4 固体氧化物电解池堆和制氢系统发展 4.4.1 固体氧化物电解池堆 4.4.2 固体氧化物电解水制氢系统 参考文献 第5章 氢气的新应用领域 5.1 概述 5.2 氢燃料电池 5.2.1 燃料电池发展 5.2.2 燃料电池原理和种类 5.2.3 燃料电池与水电解制氢的结合——再生燃料电池 5.2.4 燃料电池的优势和应用 5.3 储能——借助于电转气或化合物 5.3.1 电转甲烷 5.3.2 电转甲醇 5.3.3 电转费托合成液体燃料 5.3.4 电转氨 5.3.5 电转X展望 5.4 氢气在医学领域的应用 5.4.1 氢气医学渊源 5.4.2 氢气医学研究 5.4.3 中国氢气医学发展历程 5.4.4 日本及其他国家的氢气医学发展现 5.4.5 氢气医学研究的前景和面临的挑战 5.4.6 氢医学产业现状 5.4.7 氢气医学的发展方向 5.5 氢在农业中的应用 5.5.1 中国农业的现状与未来 5.5.2 氢气生物学的发展历史 5.5.3 氢农业的范畴 5.5.4 氢气农业生物学的研究现状 5.5.5 氢农业实践 5.5.6 氢农业展望 参考文献 第6章 总结与展望 6.1 各种水电解制氢技术现状 6.2 水电解制氢技术展望 6.3 在新兴领域应用的总结和展望 参考文献 附录彩图 索引