水电解制氢技术与装备

第１章　绪论 １
１．１　氢能源 １
１．１．１　能源 １
１．１．２　绿色能源的载体———氢 ４
１．１．３　氢能的利用 ５
１．２　氢气的性质 １０
１．２．１　氢的物理性质 １０
１．２．２　氢的化学性质 １１
１．３　氢的制备 １４
１．３．１　实验室制氢 １４
１．３．２　变压吸附提纯氢 １５
１．３．３　氨的分解 １７
１．３．４　电解氯化钠水溶液 １８
１．３．５　水电解制氢 １８
１．４　氢的其他用途 ２２
１．４．１　工业上的应用 ２２
１．４．２　农业上的应用 ２４
１．４．３　医学上的应用 ２４
第２章　水电解的基本原理 ２６
２．１　水电解液 ２６
２．１．１　电解质溶液 ２６
２．１．２　电解液的选择 ２７
　 ２ 水电解制氢技术与装备
２．２　水的分解电压 ２９
２．２．１　电极电位 ２９
２．２．２　极化作用 ３５
２．２．３　电解液的电压损耗 ３９
２．３　电解反应 ４３
２．３．１　电解液的导电机理 ４３
２．３．２　电解时的电极反应 ４４
２．３．３　法拉第定律 ４７
２．４　能量衡算和物料衡算 ４９
２．４．１　电能消耗和电流效率 ４９
２．４．２　热量衡算 ４９
２．４．３　水的消耗 ５０
第３章　水电解制氢的装备及流程 ５１
３．１　水电解槽 ５２
３．１．１　水电解槽的基本构造 ５２
３．１．２　水电解槽的分类 ６２
３．１．３　水电解槽的技术性能 ６３
３．１．４　水电解槽历史 ６４
３．１．５　目前国产水电解槽 ６８
３．２　气体储存设备 ７８
３．２．１　湿式储气柜 ７８
３．２．２　压力储气罐（瓶） ８１
３．２．３　气体的加压设备 ８７
３．２．４　氢气的压缩与充装 ９７
３．３　水电解制氢的流程 ９７
３．３．１　常压制氢工艺流程 ９７
３．３．２　压力制氢工艺流程 ９８
第４章　水电解槽的组装、运行和节能 １００
４．１　水电解槽的组装 １００
目　录３　
４．１．１　组装前的准备 １００
４．１．２　水电解槽的组装 １００
４．１．３　泄漏量试验 １０２
４．２　水电解槽的运行 １０２
４．２．１　开车与停车 １０３
４．２．２　工艺条件控制 １０４
４．２．３　其他操作 １０７
４．２．４　可能出现的问题及处理 １０８
４．３　水电解槽的腐蚀 １１１
４．３．１　腐蚀的表现 １１１
４．３．２　原因分析 １１２
４．４　水电解节能 １１５
４．４．１　降低极间电压 １１６
４．４．２　在电解液中加入添加剂 １１６
４．４．３　水电解槽的低负荷经济运行 １１８
第５章　氢气纯化 １２２
５．１　催化脱氧 １２３
５．１．１　催化脱氧的原理 １２３
５．１．２　催化剂及其性能 １２３
５．１．３　脱氧器 １２４
５．２　加压冷冻脱水 １２５
５．２．１　压缩脱水 １２６
５．２．２　冷冻脱水 １２６
５．３　吸附干燥 １２７
５．３．１　吸附的基本概念 １２７
５．３．２　几种常用的吸附剂 １２８
５．３．３　吸附剂的性能比较 １２９
５．３．４　吸附剂的加热再生 １３２
５．４　氢气再生 １３７
５．４．１　金属钨粉的生产 １３８
　 ４ 水电解制氢技术与装备
５．４．２　影响还原钨粉质量的因素 １４０
５．４．３　氢气再生装置 １４１
第６章　安全技术 １４７
６．１　可燃气的安全性 １４７
６．１．１　在系统及封闭环境产生混合气 １４７
６．１．２　可燃气泄漏在开放空间 １５０
６．１．３　氢气是相对较安全可控的可燃气 １５３
６．２　氢氧站厂房及设施的安全要求 １５４
６．２．１　氢氧站厂房的安全要求 １５４
６．２．２　氢氧站电气的安全技术 １５５
６．２．３　氢气管道的安全要求 １５７
６．２．４　氧气管道的安全要求 １６０
６．３　氢氧站的安全操作 １６７
６．３．１　防止产生混合气 １６７
６．３．２　氢气着火事故的处理 １７４
６．３．３　停产检修的安全 １７５
６．４　应重视氧气的安全 １７８
附录一　气体的露点-ppm- 湿度换算表 １８１
附录二　氢氧化钾水溶液的质量分数-密度-波美度换算表（１５℃） １８３
参考文献 １８５
第１章　绪论 １
１．１　氢能源 １
１．１．１　能源 １
１．１．２　绿色能源的载体———氢 ４
１．１．３　氢能的利用 ５
１．２　氢气的性质 １０
１．２．１　氢的物理性质 １０
１．２．２　氢的化学性质 １１
１．３　氢的制备 １４
１．３．１　实验室制氢 １４
１．３．２　变压吸附提纯氢 １５
１．３．３　氨的分解 １７
１．３．４　电解氯化钠水溶液 １８
１．３．５　水电解制氢 １８
１．４　氢的其他用途 ２２
１．４．１　工业上的应用 ２２
１．４．２　农业上的应用 ２４
１．４．３　医学上的应用 ２４
第２章　水电解的基本原理 ２６
２．１　水电解液 ２６
２．１．１　电解质溶液 ２６
２．１．２　电解液的选择 ２７
　 ２ 水电解制氢技术与装备
２．２　水的分解电压 ２９
２．２．１　电极电位 ２９
２．２．２　极化作用 ３５
２．２．３　电解液的电压损耗 ３９
２．３　电解反应 ４３
２．３．１　电解液的导电机理 ４３
２．３．２　电解时的电极反应 ４４
２．３．３　法拉第定律 ４７
２．４　能量衡算和物料衡算 ４９
２．４．１　电能消耗和电流效率 ４９
２．４．２　热量衡算 ４９
２．４．３　水的消耗 ５０
第３章　水电解制氢的装备及流程 ５１
３．１　水电解槽 ５２
３．１．１　水电解槽的基本构造 ５２
３．１．２　水电解槽的分类 ６２
３．１．３　水电解槽的技术性能 ６３
３．１．４　水电解槽历史 ６４
３．１．５　目前国产水电解槽 ６８
３．２　气体储存设备 ７８
３．２．１　湿式储气柜 ７８
３．２．２　压力储气罐（瓶） ８１
３．２．３　气体的加压设备 ８７
３．２．４　氢气的压缩与充装 ９７
３．３　水电解制氢的流程 ９７
３．３．１　常压制氢工艺流程 ９７
３．３．２　压力制氢工艺流程 ９８
第４章　水电解槽的组装、运行和节能 １００
４．１　水电解槽的组装 １００
目　录３　
４．１．１　组装前的准备 １００
４．１．２　水电解槽的组装 １００
４．１．３　泄漏量试验 １０２
４．２　水电解槽的运行 １０２
４．２．１　开车与停车 １０３
４．２．２　工艺条件控制 １０４
４．２．３　其他操作 １０７
４．２．４　可能出现的问题及处理 １０８
４．３　水电解槽的腐蚀 １１１
４．３．１　腐蚀的表现 １１１
４．３．２　原因分析 １１２
４．４　水电解节能 １１５
４．４．１　降低极间电压 １１６
４．４．２　在电解液中加入添加剂 １１６
４．４．３　水电解槽的低负荷经济运行 １１８
第５章　氢气纯化 １２２
５．１　催化脱氧 １２３
５．１．１　催化脱氧的原理 １２３
５．１．２　催化剂及其性能 １２３
５．１．３　脱氧器 １２４
５．２　加压冷冻脱水 １２５
５．２．１　压缩脱水 １２６
５．２．２　冷冻脱水 １２６
５．３　吸附干燥 １２７
５．３．１　吸附的基本概念 １２７
５．３．２　几种常用的吸附剂 １２８
５．３．３　吸附剂的性能比较 １２９
５．３．４　吸附剂的加热再生 １３２
５．４　氢气再生 １３７
５．４．１　金属钨粉的生产 １３８
　 ４ 水电解制氢技术与装备
５．４．２　影响还原钨粉质量的因素 １４０
５．４．３　氢气再生装置 １４１
第６章　安全技术 １４７
６．１　可燃气的安全性 １４７
６．１．１　在系统及封闭环境产生混合气 １４７
６．１．２　可燃气泄漏在开放空间 １５０
６．１．３　氢气是相对较安全可控的可燃气 １５３
６．２　氢氧站厂房及设施的安全要求 １５４
６．２．１　氢氧站厂房的安全要求 １５４
６．２．２　氢氧站电气的安全技术 １５５
６．２．３　氢气管道的安全要求 １５７
６．２．４　氧气管道的安全要求 １６０
６．３　氢氧站的安全操作 １６７
６．３．１　防止产生混合气 １６７
６．３．２　氢气着火事故的处理 １７４
６．３．３　停产检修的安全 １７５
６．４　应重视氧气的安全 １７８
附录一　气体的露点-ppm- 湿度换算表 １８１
附录二　氢氧化钾水溶液的质量分数-密度-波美度换算表（１５℃） １８３
参考文献 １８５