氢与燃料电池 新兴的技术及其应用(原书第3版)

第3版前言
第2版前言
第1版前言
单位和转换系数
第1章 导言1
1.1燃料电池和氢能可能扮演的角色1
参考文献3
第2章 氢4
2.1氢气的生产4
2.1.1水蒸气重整4
2.1.2部分氧化、自热重整以及干气重整7
2.1.3水电解：燃料电池逆过程8
2.1.4气化和木质生物质转化15
2.1.5生物制氢18
2.1.6光解31
2.1.7直接热或催化分解水36
2.2生产规模相关的问题37
2.2.1集中式产氢37
2.2.2分布式产氢37
2.2.3车载燃料重整38
2.3储氢选项41
2.3.1压缩气体储存43
2.3.2液氢储存45
2.3.3氢化物储存46
2.3.4低温吸附气体储存58
2.3.5其他化学品储存选项59
2.3.6比较储存选项59
2.4氢气运输60
2.4.1容器运输60
2.4.2管道运输61
2.5氢气转化概述61
2.5.1用作能源载体62
2.5.2用作储能介质62
2.5.3车辆燃烧用途62
2.5.4固定式氢气和燃料电池的使用65
2.5.5燃料电池在运输中的用途65
2.5.6直接使用66
2.6问题和讨论66
参考文献67
第3章 燃料电池83
3.1基本概念83
3.1.1燃料电池的电化学和热力学83
3.1.2建模90
3.1.3量子化学方法93
3.1.4在金属表面上水分解或者燃料电池的性能100
3.1.5流动和扩散建模110
3.1.6温度因素113
3.2熔融碳酸盐燃料电池114
3.3固体氧化物燃料电池 116
3.4酸性和碱性燃料电池127
3.5质子交换膜燃料电池130
3.5.1集电器和气体输送系统132
3.5.2气体扩散层135
3.5.3膜层141
3.5.4催化剂作用147
3.5.5整体性能151
3.5.6高温和逆向操作152
3.5.7衰减和寿命153
3.6直接甲醇和其他非氢燃料电池155
3.7生物燃料电池159
3.8问题和讨论161
参考文献162
第4章 燃料电池系统174
4.1乘用车174
4.1.1乘用车整体系统选择174
4.1.2PEMFC和电池-燃料电池混合动力汽车175
4.1.3性能模拟179
4.2其他道路车辆194
4.3轮船、火车和飞机198
4.4发电厂和独立系统202
4.5建筑集成系统204
4.6便携式和其他小型系统207
4.7问题和讨论210
参考文献211
第5章 实施远景方案217
5.1基础设施要求217
5.1.1储氢基础设施217
5.1.2输送基础设施219
5.1.3本地分布219
5.1.4加气站221
5.1.5建筑物集成的概念221
5.2安全和规范问题222
5.2.1安全问题222
5.2.2安全要求223
5.2.3国家标准和国际标准227
5.3基于化石能源的远景方案228
5.3.1远景方案技术和需求建模228
5.3.2全球清洁化石能源远景方案239
5.4基于核能的远景方案257
5.4.1历史和现实的关切257
5.4.2安全核技术259
5.5基于可再生能源的远景方案275
5.5.1全球可再生能源远景方案275
5.5.2详细的国家可再生能源远景方案278
5.5.3新的区域远景方案303
5.5.4不列颠群岛308
5.6问题和讨论327
参考文献327
第6章 社会影响335
6.1成本预期335
6.1.1制氢成本335
6.1.2燃料电池成本336
6.1.3储氢成本339
6.1.4基础设施成本340
6.1.5系统成本340
6.2环境和社会影响的寿命周期分析343
6.2.1寿命周期分析的目的和方法343
6.2.2制氢的寿命周期分析345
6.2.3燃料电池的寿命周期分析349
6.2.4常规乘用车与配备燃料电池的乘用车的寿命周期比较351
6.2.5其他交通工具的寿命周期评估362
6.2.6储氢和基础设施的寿命周期评估363
6.2.7氢系统的寿命周期评估367
6.3不确定性367
6.4问题和讨论369
参考文献369
第7章 结论376
7.1机遇376
7.2障碍377
7.3竞争378
7.4前进道路387
7.4.1可再生能源系统中的储氢387
7.4.2燃料电池汽车388
7.4.3建筑物集成燃料电池389
7.4.4便携式设备中的燃料电池389
7.4.5集中式发电中的燃料电池390
7.4.6效率考量390
7.5我们还有多少时间395
7.6总结与展望397
参考文献398