氢能手册

《氢能手册》是在我国“碳达峰、碳中和”目标的背景下，为助力我国《氢能产业发展中长期规划（2021- 2035 年）》而策划和组织编写的。
《氢能手册》由我国最早成立的氢能全国组织——中国可再生能源学会氢能专业委员会组织编写。在阐述氢能基础内容、氢能管理、氢安全技术的基础上，全景式描述了氢的制取，氢的储存、运输及加注，氢能应用等，共分四篇34 章，全面描述了氢能各领域的关键材料、工艺、装备、系统和技术现状，重点介绍了目前已成熟应用或接近成熟的氢能技术，简要介绍了一些尚处于研究开发中的前沿技术。附录汇集了氢能相关政策和标准。
《氢能手册》是我国首部氢能方面的工具书，既全面反映氢能技术现状和发展前景，又包括前沿技术内容，还对氢能全产业链的技术进行了技术经济分析。全书内容丰富，实用性和适用性强，可供氢能产业的工程技术人员、科研人员，政府管理人员和对氢能有兴趣的各界人士参考阅读，也可供高等院校新能源、化工、冶金、材料、环境等相关专业师生参考。

1.作者影响广泛——由我国1985年成立的全国氢能学术组织——中国可再生能源学会氢能专业委员会组织编写，专委会行业影响广泛。 2.内容全面——涵盖了氢能领域的基本技术，包括已成熟应用的技术，有工业化前景的技术，以及相关技术展望。具体包括：氢能概述，氢的制取，氢的储存、运输及加注，氢能应用，附录列表显示氢能相关政策、标准。 3.稀缺著作——《氢能手册》为我国首部氢能手册，切合国家能源转型政策，为我国实现《氢能产业中长期发展规划（2020-2035）》政策实施提供支撑。 4.应用广泛——《氢能手册》因氢能技术涉及广泛，是多学科交叉的工程科学技术，本书涉及领域包括化工、材料、能源、冶金、技术经济等专业，读者群体广泛。

2023年夏天北京时而持续高温，酷暑难耐，时而大雨瓢泼，内涝成灾；东南沿海台风频发，周边国家地震不断，人类生存正面临着气候变化的极大挑战。俄乌冲突引发的全球能源供应紧张和起伏，给世界各国进一步敲响了能源安全的警钟。降低碳排放，控制气候变暖，摆脱地缘政治影响，保障能源安全，已成为世界各国加快能源转型的重要驱动力。
氢能是实现能源转型不可或缺的二次能源。氢能在构建以新能源为主体的现代能源体系中堪当大任，因为氢能作为优异的长周期大规模储能介质，可以大幅提高电网和分布式供能的稳定性，提高风光(风能、太阳能)利用率，促进可再生能源、资源的深度开发；氢能作为清洁燃料，可以部分弥补我国油气资源的不足，降低对进口油气的依赖，保证我国的能源安全；利用氢能的能质两用特性，可以大幅降低高排放工业行业的碳排放，再造工业新流程。
近几年在“双碳”目标的驱动下，我国氢能迎来了前所未有的发展新机遇。2022年我国发布了氢能产业规划，配套政策呼之欲出；2023年4月氢能产业发展部际协调机制工作会议又进一步提出了“拓展多元应用场景，逐步推动商业化发展”的要求；表明我国氢能产业已进入一个新阶段，以绿氢为源头，以降碳为主要目标，实现氢能在工业、交通、发电等行业多元化、商业化应用的新局面正在形成。
但是我们应该清醒地认识到，当前氢能产业尚处于发展初期，仍面临着产业创新能力偏弱、技术装备水平偏低、标准体系尚需完善、支撑产业发展的基础性制度滞后等诸多挑战，氢能产业健康有序发展之路依然漫长。还需要我们共同努力，破解氢能发展难题，实现氢能制备、储运和应用等关键环节的科技进步，以助力氢能产业的高质量发展。
氢能产业链包括制-储-输-用等环节，产业链长，涉及的学科多，应用范围广。当前的氢能读物多像珍珠一般散落于各处，缺乏一部系统完整的、兼具通识性和实用性的氢能读物。为便于社会各界人士集中、快速、全景式地获取氢能的产业政策、标准法规、安全规范、制-储-输-用关键技术和经济性分析等相关知识，促进氢能在全社会的普及推广，加快氢能产业的发展，中国可再生能源学会氢能专业委员会与化学工业出版社合作，以高等院校、科研院所的科研人员和身处产业一线的工程技术人员为骨干，组织百余位专家，历时1年多，编写了这部《氢能手册》。
手册面向从事氢能工作的政府官员、投资者、企业家、工程技术人员和关心氢能发展的各阶层人士，全面描述了氢能各领域的关键材料、装备、系统和技术现状，重点介绍了目前已成熟应用或接近成熟的氢能技术，简要介绍了一些尚处于研究开发中的前沿技术。为增加手册的可读性、实用性和时效性，编写过程中，特别重视将通识性的氢能知识与最新的科研成果和工程技术实践经验紧密结合，以及时反映氢能技术的进步和氢能产业的发展。
手册共分氢能概述、氢的制取、氢的储存运输及加注、氢能应用等4篇。
第一篇“氢能概述”，共5章，主要介绍了氢能沿革、氢能对实现“双碳”目标的支撑作用、氢能技术发展情况及经济性分析、氢能管理(氢能政策与法规、氢能标准)、氢能安全等内容，主编为赵吉诗研究员、王昌建教授和王刚正高工。
第二篇“氢的制取”，共9章，主要介绍了可再生能源制氢、化石能源制氢、工业副产氢、其他制氢技术和氢气安全生产等内容，主编为闫巍博士。
第三篇“氢的储存、运输及加注”，共6章，主要介绍了气态氢的储运、液氢的制备和储运、材料储氢、氢加注、氢的主要压力管路元件与氢的检测等内容，主编为徐焕恩研究员。
第四篇“氢能应用”，共14章，主要介绍了氢在各类燃料电池、内燃机、燃气轮机和氢冶金等方面的应用，主编为齐志刚博士和相艳教授。
附录中包括了氢能方面的规范和标准，主要由赵吉诗、王刚、高继轩、张璇编写。
手册最终由蒋利军正高工统稿。
手册在编写过程中得到了化学工业出版社的大力支持，特别是袁海燕编辑在编写各阶段都给予了编写组及时、认真细致的帮助和指导，氢能专业委员会秘书处的郝雷秘书长、王树茂正高工和王骊骊女士在手册编写的组织联络过程中发挥了重要作用。本手册是氢能专业委员会组织的百余位专家集体智慧的结晶，希望这一手册的出版，能为氢能知识的普及推广和氢能产业的健康发展贡献绵薄之力。
在编写过程中，我们力求叙述准确，理论和实践相结合，但由于水平有限，难免有不妥之处，恳请读者批评指正。

蒋利军
2023年11月10日

第一篇氢能概述001
引言 003

第1章氢能沿革 004
1.1氢的发现与用途 004
1.1.1氢元素的发现 004
1.1.2氢的来源及应用 004
1.2氢的物理化学性质 006
1.2.1物理性质 006
1.2.2化学性质 007
1.3氢能的概念与分类 007
1.3.1氢能的概念 007
1.3.2氢能的分类 008
1.4氢能产业发展历程 008
参考文献 011

第2章氢能对实现“双碳”目标的支撑作用 012
2.1交通领域 012
2.2工业领域 013
2.3建筑领域 014
2.4电力领域 015
参考文献 018

第3章氢能技术发展情况及经济性分析 019
3.1氢能技术发展现状及前景 019
3.1.1氢能制备技术 019
3.1.2氢能储运技术 022
3.1.3氢能加注技术 029
3.1.4氢能应用技术 032
3.2氢能技术经济性分析 035
3.2.1氢能制备经济性分析 035
3.2.2氢能储运经济性分析 046
3.2.3氢能加注经济性分析 052
3.2.4氢能应用经济性分析 057
参考文献 060

第4章氢能管理 061
4.1氢能政策与法规 061
4.1.1国家层面的政策 061
4.1.2地方政策 072
4.1.3氢能法规 085
4.2氢能标准 086
4.2.1国际氢能技术标准 086
4.2.2我国氢能标准化政策及组织 087
4.2.3我国氢能标准现状及分析 090
4.2.4总结及建议 096
参考文献 097

第5章氢能安全 098
5.1氢安全研究现状 098
5.1.1氢制备安全 099
5.1.2氢储存安全 102
5.1.3氢运输安全 102
5.1.4氢使用安全 103
5.2氢风险评估 105
5.2.1定性风险评估方法 105
5.2.2定量风险评估方法 108
5.3氢安全应急预警 117
5.3.1氢气安全监测与预警原理 117
5.3.2氢气安全监测与预警场景 117
5.4氢应急装备与系统 121
5.4.1通风系统 121
5.4.2自动喷水灭火系统 121
5.4.3喷雾系统 122
5.4.4消防给水系统 123
5.4.5干粉灭火系统 123
5.4.6CO2 灭火系统 124
5.4.7惰性气体系统 124
5.5典型氢安全事故概述 125
5.5.1美国加州埃默里维尔加氢站事故 125
5.5.2福岛核电站氢气爆炸事故 127
5.5.3加州圣克拉拉市氢气爆炸和火灾事故 129
5.5.4挪威加氢站爆炸事故 130
5.5.5韩国储氢罐爆炸 131
5.5.6沈阳氢气喷射火事故 132
参考文献 133


第二篇氢的制取135
引言 137

第6章可再生能源制氢 138
6.1碱性电解水制氢 138
6.1.1基本原理 138
6.1.2制氢装置 140
6.1.3控制系统及仪表 149
6.1.4电解能耗及气体纯度的影响因素 155
6.1.5市场应用 165
6.2质子交换膜电解水制氢 167
6.2.1PEM 电解水概述 167
6.2.2PEM 电解水关键材料 168
6.2.3PEM 电解水部件与电堆 189
6.2.4PEM 电解水系统 199
6.2.5PEM 电解水装备与应用 200
6.3固体氧化物电解水制氢 201
6.3.1固体氧化物电解池概述 201
6.3.2固体氧化物电解水制氢基本原理 203
6.3.3固体氧化物电解池关键材料 207
6.3.4固体氧化物电解池的性能衰减 214
6.3.5固体氧化物电解堆及系统 219
6.3.6经济竞争力分析 227
6.3.7技术展望及挑战 228
6.4阴离子交换膜电解水制氢 229
6.4.1基本原理 229
6.4.2AEM 电解水关键材料 231
6.4.3AEM 电解水系统部件与电解槽 240
6.4.4AEM 制氢系统 243
6.4.5设备的商业化进展和应用进展 247
参考文献 248

第7章其他电解水制氢 261
7.1电解海水制氢 261
7.1.1电解海水制氢概述 261
7.1.2电解海水析氢催化剂 262
7.1.3电解海水析氧催化剂 265
7.1.4海水制氢示范应用 273
7.2电解废水制氢 275
7.2.1尿素电解氧化反应和产氢原理 275
7.2.2尿素废水UOR 和HER催化剂概述 275
7.3电解煤浆液制氢 280
7.3.1电解煤浆液制氢机理 280
7.3.2电解煤浆液制氢的高活性电极 282
7.3.3电解煤浆液制氢的影响因素 283
7.3.4电解煤浆液制氢工艺 284
参考文献 285

第8章光解水制氢 294
8.1概述及基本概念 294
8.2反应类型和基本原理、过程及反应热动力学 294
8.2.1反应类型 294
8.2.2基本原理、过程 295
8.2.3反应热动力学 296
8.3性能影响因素及效率评价 296
8.3.1性能影响因素 296
8.3.2效率评价 299
8.4催化剂的分类及改性 299
8.4.1催化剂的分类 299
8.4.2催化剂的改性 303
8.5反应器及示范系统 306
8.5.1反应器 306
8.5.2示范系统 307
参考文献 309

第9章生物质制氢 312
9.1基本原理 312
9.1.1暗发酵生物制氢基本原理 312
9.1.2光发酵生物制氢基本原理 314
9.1.3暗光联合生物制氢基本原理 314
9.1.4生物质热裂解制氢基本原理 317
9.1.5生物质气化制氢基本原理 318
9.1.6生物质超临界气化制氢基本原理 319
9.2关键技术及理论 319
9.2.1原料预处理关键技术 319
9.2.2生物发酵制氢关键技术 321
9.2.3生物质热化学制氢关键技术 323
9.3过程强化措施 324
9.3.1外源添加物调控 324
9.3.2光热质传输调控 328
9.4装备与示范 329
9.4.1常见的生物质制氢装置 329
9.4.2生物质制氢系统示范 335
参考文献 340

第10章热化学循环分解水制氢 344
10.1热化学循环原理及评价 344
10.1.1热化学循环原理 344
10.1.2热化学循环制氢效率 345
10.1.3热化学循环过程评价与筛选 346
10.2热化学循环体系 347
10.2.1氧化物体系 347
10.2.2含硫体系 347
10.2.3卤化物体系 348
10.3典型混合循环体系 349
10.3.1混合硫循环 349
10.3.2Cu-Cl 循环 350
10.4碘硫循环 351
10.4.1碘硫循环的效率分析 351
10.4.2碘硫循环过程模拟与流程分析 352
10.4.3循环过程的材料研究与选择 354
10.4.4碘硫循环实验室规模集成系统 355
10.5热化学循环制氢技术与高温核能系统的耦合 358
参考文献 358

第11章氨分解制氢 360
11.1多相催化法氨分解制氢 360
11.1.1多相催化法氨分解制氢原理 360
11.1.2多相催化法氨分解制氢催化剂 362
11.1.3氨分解制氢工艺 363
11.1.4氨分解制氢主要装置 364
11.2电催化氨分解制氢 364
11.2.1电催化分解含氨溶液 364
11.2.2电催化分解液氨 365
11.2.3电催化分解氨催化剂 366
11.3低温等离子体法氨分解制氢 367
11.4氨分解制氢应用 367
参考文献 368

第12章化石能源制氢 370
12.1煤气化制氢 370
12.1.1基本原理 370
12.1.2煤气化制氢技术 371
12.1.3煤气化制氢的工艺流程 377
12.1.4煤气化制氢的主要设备 383
12.2甲醇制氢 389
12.2.1甲醇制氢技术基本原理 389
12.2.2甲醇制氢催化剂 390
12.2.3甲醇制氢的工艺流程 391
12.2.4甲醇制氢关键设备 393
12.3天然气制氢 396
12.3.1基本原理 398
12.3.2天然气制氢工艺选择 399
12.3.3天然气制氢原料净化技术 402
12.3.4天然气制氢典型案例 404
参考文献 406

第13章工业副产氢 408
13.1氯碱行业副产物制氢 408
13.1.1概述 408
13.1.2基本原理 409
13.1.3关键技术及工艺流程 411
13.2焦炉煤气制氢 417
13.2.1概述 417
13.2.2基本原理 417
13.2.3焦炉煤气制氢的工艺流程 419
13.2.4焦炉煤气制氢的主要设备 419
13.2.5应用实例 420
参考文献 421

第14章氢气生产安全 422
14.1氢的危险来源 422
14.1.1氢的固有危险特性 422
14.1.2氢生产系统的结构设计和材料匹配 425
14.2电解水制氢安全 426
14.2.1制氢系统危险和有害因素 426
14.2.2安全设计 427
14.2.3操作要求 428
14.3化石能源制氢安全 429
14.3.1物料危险特性 429
14.3.2不安全因素及防范措施 430
14.4氢气提纯安全 431
14.4.1原料气的危险特性 432
14.4.2安全规范 433
参考文献 434


第三篇氢的储存、运输及加注435
引言 437

第15章概述 438
15.1氢的储存 441
15.1.1氢的储存形式 441
15.1.2各类储存主要特点 444
15.2氢的运输 445
15.2.1氢的运输形式 445
15.2.2各类运输形式主要特点 447
15.3氢的加注 447
15.3.1氢的加注形式 448
15.3.2各类加注主要特点 449
15.4未来挑战与机遇 449
15.4.1氢的储存、运输及加注当前面临的问题 449
15.4.2未来主要发展方向与机遇 450
参考文献 451

第16章气态氢的储运 452
16.1固定式储氢 452
16.1.1概述 452
16.1.2临氢材料 454
16.1.3储氢设备 457
16.1.4储氢系统 462
16.2交通运载工具的氢储存 463
16.2.1交通运载工具的氢储存——气瓶 463
16.2.2交通运载工具的氢储存——供应 484
16.3氢的地面运输 495
16.3.1概述 495
16.3.2钢制高压瓶式容器 498
16.3.3大容积纤维缠绕高压气瓶 502
16.3.4型式试验 503
16.3.5管束式集装箱 504
16.4管道运输 518
16.4.1概述 518
16.4.2纯氢管道运输 518
16.4.3掺氢天然气管道运输 528
16.4.4小结与展望 540
参考文献 540

第17章液态氢的制备与储运 542
17.1氢气液化 542
17.1.1氢气液化概述 542
17.1.2氢气液化工艺流程 544
17.1.3氢气液化装置 546
17.1.4液氢工厂 555
17.2液氢储存 559
17.2.1地面液氢储存 559
17.2.2车载液氢储存气瓶 562
17.3液氢运输 564
17.3.1液氢罐车运输 564
17.3.2液氢罐式集装箱运输 570
17.4液氢安全 572
17.4.1液氢安全风险及失效机制 572
17.4.2液氢生产、储运过程中的安全技术规范 573
17.4.3液氢储运过程中的安全技术规范 575
参考文献 577

第18章材料储氢 579
18.1概述 579
18.2固态储氢技术 579
18.2.1固态储氢材料 579
18.2.2固态储氢装置 588
18.3有机液体储氢技术 597
18.3.1有机液体储氢材料 597
18.3.2有机液体储氢装置 599
18.3.3加注装置 601
18.3.4有机液体储氢技术应用 601
18.3.5有机液体储氢标准 602
参考文献 603

第19章氢加注 607
19.1气态加氢站 607
19.1.1加氢站概述 607
19.1.2加氢站的分类 608
19.1.3加氢工艺及设施 608
19.1.4加氢站建设 615
19.1.5加氢站运营管理 622
19.1.6加氢站发展 624
19.2液氢加氢站 625
19.2.1液氢储氢型加氢站概述 625
19.2.2液氢储氢型加氢站技术路线 625
19.2.3液氢储氢型加氢站关键设备 626
19.2.4站控系统 627
19.3气态压缩机 627
19.3.1概述 627
19.3.2隔膜式压缩机 628
19.3.3气（液）驱动式压缩机 634
19.3.4离子液压缩机 648
19.3.5气态压缩机发展应用 649
19.4气态加氢机 649
19.4.1概述 649
19.4.2应用场景 650
19.4.3加氢机配置 650
19.4.4核心零部件介绍 651
19.4.5加注标准及通用要求 653
19.4.6加注过程安全要求 655
19.5气态加氢站控制系统 656
19.5.1站控系统的组成 656
19.5.2站控各功能控制 656
19.5.3监控数据要求      660
19.5.4气态加氢站站控安全要求 660
参考文献 664

第20章氢的主要压力管路元件
与氢的检测 665
20.1氢气管道元件概述 665
20.1.1管道组成件 665
20.1.2管道支承件 665
20.1.3管道安全附件 665
20.2氢气管道元件用材料 666
20.2.1材料的氢脆性及测试评价 666
20.2.2氢气压力管道部件用材料 667
20.2.3氢气阀门与法兰用材料 667
20.3氢气管道阀门 668
20.3.1氢气管道阀门及分类 668
20.3.2典型氢气阀门 670
20.3.3氢气管道阀门性能测试 676
20.4氢气管道连接件 678
20.4.1氢气管道连接方式 678
20.4.2氢气管道焊接 679
20.4.3氢气管道连接件 680
20.5氢气压力管道元件选型规则 681
20.5.1氢气管件选择 681
20.5.2氢气阀门与安全保护装置选择 682
20.6氢气管道参数测量 683
20.6.1气体压力测量 683
20.6.2气体温度测量 684
20.6.3氢气流量测量 685
20.7氢气管路失效与泄漏检测 686
20.7.1管道失效常见原因 686
20.7.2氢气检测一般方法 687
20.7.3氢气泄漏的浓度传感器 687
20.7.4氢泄漏浓度传感器的选用案例 690
20.7.5手持氢泄漏探测设备 690
参考文献 691


第四篇氢能应用693
引言 695

第21章燃料电池概述 696
21.1什么是燃料电池 696
21.2燃料电池分类 697
21.2.1质子交换膜燃料电池 698
21.2.2固体氧化物燃料电池 701
21.2.3碱性燃料电池 704
21.2.4磷酸燃料电池 705
21.2.5熔融碳酸盐燃料电池 705
21.3应用领域 706
21.3.1航天领域 706
21.3.2潜艇方向 706
21.3.3新能源汽车 707
21.3.4分布式发电站 707
21.3.5备用电源与家庭电源 708
参考文献 709

第22章热力学与动力学 710
22.1热力学 710
22.1.1生成焓与生成吉布斯自由能 710
22.1.2热力学电效率 711
22.1.3理论电压 711
22.1.4电效率和热效率 713
22.1.5能斯特方程 713
22.2动力学 714
22.2.1活化过电位 714
22.2.2开路电压 715
22.2.3欧姆过电位 716
22.2.4浓差过电位 717
22.2.5实际电压 718
22.3影响性能因素 719
22.3.1电堆及其材料与部件 719
22.3.2核心辅助部件 725
22.3.3运行条件 727
22.4寿命 729
22.4.1燃料电池系统 729
22.4.2运行条件和控制策略 730
参考文献 730

第23章测试方法 732
23.1材料与部件 732
23.1.1催化剂测试方法 732
23.1.2质子交换膜测试方法 735
23.1.3微孔层测试方法 737
23.1.4双极板测试 738
23.1.5膜电极测试 739
23.2电堆与系统 742
23.2.1燃料电池电堆测试方案 742
23.2.2燃料电池系统测试方案 743
23.3测试设备 745
23.3.1单电池测试设备 745
23.3.2电堆测试设备 746
23.3.3系统测试设备 752
参考文献 754

第24章质子交换膜燃料电池 755
24.1材料与部件 755
24.1.1单电池 755
24.1.2电堆 757
24.1.3燃料电池系统 757
24.2性能与寿命 759
24.2.1燃料电池性能指标 760
24.2.2燃料电池耐久性 763
24.3瓶颈与突破 764
24.3.1膜电极技术 764
24.3.2电堆技术 767
24.3.3系统关键部件 769
24.4燃料电池汽车示范与产业化 770
24.4.1城市示范群 771
24.4.2产业化 773
24.5空冷型PEMFC 775
24.5.1空冷型PEMFC 电堆 775
24.5.2空冷型自增湿PEMFC系统 775
24.5.3技术难点与解决方法 776
24.5.4运行条件对空冷型自增湿PEMFC 性能影响 776
24.5.5空冷型自增湿PEMFC应用 778
参考文献 780

第25章固体氧化物燃料电池 783
25.1简介 783
25.2材料与部件 783
25.2.1电解质材料 783
25.2.2阳极材料 784
25.2.3阴极材料 785
25.2.4密封材料 786
25.2.5连接板材料 786
25.3单电池技术 787
25.3.1平板式单电池 787
25.3.2管式单电池 788
25.4电堆工程与评价 789
25.4.1电堆封装 789
25.4.2电堆性能与寿命测试方法 789
25.4.3影响电堆寿命的因素分析 790
25.5系统集成与示范 791
25.5.1流程与效率优化 792
25.5.2系统BOP 开发 792
25.5.3示范场景与经济效益分析 792
参考文献 793

第26章磷酸燃料电池 795
26.1无机膜型磷酸燃料电池 796
26.1.1无机膜型磷酸燃料电池的结构与基本单元 797
26.1.2磷酸燃料电池理论计算研究和经典力场 800
26.2聚合物膜型磷酸燃料电池 801
26.2.1高温聚合物电解质膜 801
26.2.2HT-PEM 质子导体 809
26.2.3理论研究和经典力场 812
26.2.4膜电极 815
26.2.5电堆 819
26.2.6发电系统 821
26.3PAFC 燃料的选择 824
26.4PAFC 的应用场景 827
26.4.1热电联供 827
26.4.2交通运输： 车、船、飞机 828
26.4.3军事装备 829
参考文献 830

第27章碱性膜燃料电池 836
27.1碱性聚合物电解质 836
27.1.1APE 的离子传导性质 836
27.1.2APE 的化学稳定性 837
27.1.3Ionomer 研究 846
27.2碱性氢电极 846
27.2.1碱性HOR 反应机理研究进展 847
27.2.2碱性HOR 反应催化剂研究进展 851
27.3非贵金属氧电极催化剂 855
27.3.1单金属氧化物 855
27.3.2复合金属氧化物 856
27.3.3碳化物/氮化物/磷化物/硫化物等 859
27.3.4氮杂碳类催化剂 859
27.4碱性膜燃料电池 862
27.4.1AEMFC 和MEA 862
27.4.2贵金属催化剂AEMFC 863
27.4.3非贵金属催化剂AEMFC 864
27.4.4AEMFC 水管理 865
27.4.5AEMFC 稳定性 867
27.4.6AEMFC 碳酸化 870
参考文献 873

第28章直接甲醇燃料电池 880
28.1甲醇电氧化催化剂 880
28.1.1铂基合金上的甲醇氧化反应 880
28.1.2基于一维纳米枝状结构的高效MOR 催化剂 882
28.2甲醇渗透及阻醇电解质膜 885
28.3单电池技术 888
28.3.1DMFC 电极结构和膜电极设计 888
28.3.2DMFC 耐腐蚀双极板 891
28.4系统集成与示范 893
参考文献 894

第29章熔融碳酸盐燃料电池 902
29.1MCFC 材料与部件 902
29.1.1MCFC 的工作原理 902
29.1.2MCFC 的元件材料和制备工艺 903
29.2MCFC 电堆的组装及测试 910
29.2.1MCFC 电堆结构 910
29.2.2MCFC 电堆的燃料供应与处理 911
29.2.3MCFC 电堆性能测试 913
29.3MCFC 发电系统的性能与寿命 917
29.3.1MCFC 发电系统构成 917
29.3.2MCFC 发电系统性能 919
29.3.3MCFC 性能和寿命影响因素 921
29.4MCFC发电系统集成与示范 926
29.4.1Santa Clara MCFC 示范项目 927
29.4.2日本川越1MW 熔融碳酸盐燃料电池试验电站 929
29.4.3MCFC 的商业化 932
29.4.4MCFC 制氢与CO2捕集 935
参考文献 937

第30章应用案例 938
30.1运载装备 938
30.1.1航天飞船 938
30.1.2水面舰船 939
30.1.3常规潜艇 941
30.1.4水下航行器 943
30.2便携装备 944
30.3机动化电站 945
30.4固定式电站 947
参考文献 950

第31章氢内燃机 951
31.1氢气与化石燃料物理化学属性 951
31.2氢气供应与混合 953
31.2.1进气道喷射和缸内直喷 953
31.2.2氢气射流及混合气形成 955
31.3氢内燃机燃烧与排放 956
31.3.1氢气缸内燃烧特性 956
31.3.2氢内燃机异常燃烧特性 958
31.3.3氢内燃机排放特性 959
31.4氢内燃机车辆 961
31.4.1氢内燃机设计与开发 961
31.4.2氢内燃机车辆开发 962
参考文献 965

第32章氢燃气轮机 966
32.1氢燃气轮机概述 966
32.1.1燃气轮机概念、类型、工作原理 966
32.1.2氢燃气轮机国内外发展概况 968
32.1.3氢燃气轮机发展趋势 973
32.1.4氢燃气轮机的低碳排放优势 973
32.2燃气轮机氢燃料 974
32.2.1纯氢燃料 975
32.2.2掺氢燃料 975
32.2.3氨燃料 975
32.3氢燃气轮机燃烧室 976
32.3.1氢燃气轮机燃烧学基础 976
32.3.2氢燃气轮机燃烧室结构设计 979
32.3.3氢燃气轮机污染物排放与控制 982
32.4氢燃气轮机透平 985
32.4.1氢燃气轮机透平气动设计 985
32.4.2氢燃气轮机透平结构设计 990
32.4.3氢燃气轮机透平热管理 997
32.5氢燃气轮机技术挑战 999
32.5.1燃烧技术问题 999
32.5.2材料技术问题 1000
32.5.3其他技术问题 1002
32.6氢燃气轮机应用 1002
32.6.1风光电-氢-电系统 1002
32.6.2调峰调频 1003
32.6.3分布式能源 1004
32.6.4替代传统煤电存量项目 1005
参考文献 1005

第33章天然气掺氢内燃机及民用燃烧器 1008
33.1天然气掺氢燃料特性 1008
33.1.1物理和化学性质 1008
33.1.2燃烧速度 1010
33.1.3最小点火能量 1013
33.1.4可燃极限 1015
33.1.5火焰稳定性 1015
33.2天然气掺氢内燃机 1019
33.2.1燃料预混系统 1019
33.2.2燃烧与排放控制 1021
33.2.3应用现状 1026
33.3天然气掺氢民用燃烧器 1029
33.3.1互换性分析 1029
33.3.2燃烧特性 1032
33.3.3应用现状 1035
参考文献 1035

第34章氢还原与非高炉炼铁 1037
34.1高炉喷氢工艺 1037
34.1.1高炉喷吹富氢气体工艺 1037
34.1.2高炉喷吹纯氢气体工艺 1039
34.2氢能竖炉直接还原 1040
34.2.1富氢竖炉工艺 1040
34.2.2纯氢竖炉工艺 1043
34.3熔融还原工艺 1046
34.3.1COREX 工艺 1046
34.3.2FINEX 工艺 1047
34.3.3HIsmelt 工艺 1048
34.3.4HIsarna 工艺 1049
34.3.5内蒙古赛思普CISP工艺 1049
参考文献 1050


附录氢能相关政策、标准 1052
附表一部分国家氢能政策梳理 1052
附表二地方氢能政策梳理 1059
附表三国际标准化组织（ISO）氢能技术标准 1062
附表四国际电工委员会（IEC）氢能技术标准 1064
附表五美国氢能技术标准及规程 1067
附表六日本氢能技术标准 1069
附表七德国氢能技术标准 1070
附表八其他地区及国家氢能技术标准及法规 1072
附表九我国氢能现行国家标准 1072
附表十我国氢能现行行业标准 1090
附表十一我国氢能现行地方标准 1098
附表十二我国氢能现行团体标准 1100
附表十三我国氢能储运加涉及特种设备安全技术规范（TSG） 1117
附表十四我国氢能储运加相关法规及规范 1117
附表十五国际氢能储运加相关法规及规范 1118

索引 1119