制氢工艺与技术

《制氢工艺与技术》是北京石油化工学院组织编写的国内首套氢能系列教材之一，根据新能源科学与工程专业人才培养方案及氢能企业对高级应用型人才的要求进行编写，目的是让读者能够从“制氢—储氢—输氢—用氢—安全”的氢能全产业链上，结合最新的研究及应用现状，从整体上了解氢能产业的主要内容及发展重要性。

《制氢工艺与技术》为氢能系列教材之一，根据新能源科学与工程专业人才培养方案及氢能企业对高级应用型人才的要求编写而成。本书主要内容包括煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢、电解水制氢、工业副产制氢、太阳能制氢，以及其他制氢技术。每章节附有习题，加强学生实践与理论相结合的思维能力及思维习惯的培养。

易玉峰，毕业于中国石油大学（北京）化学工程与技术专业，北京石油化工学院硕士生导师，高级实验师。从事绿色精细化学品方面的研究，近几年开展储氢材料等研究。编写《制氢储氢技术》专著。

黄龙，北京石油化工学院，教授，兼职北京弗莱明科技公司技术总监；北京海望氢能科技有限公司首席技术专家。目前从事绿色化工产品和储氢材料方面的研究。

李卓谦，成都科特瑞兴科技有限公司，教授级高工，总经理。从事天然气制氢，甲醇制氢的生产工艺设计、施工及技术维护等方面的工作。主要研究方向工作领域为：甲醇裂解制氢，天然气蒸汽重整制氢。

余晓忠，中科合成油工程有限公司，教授级高工，总工程师；从事煤化工方面的研究和生产工艺设计，施工及技术维护等方面的工作。 主要研究方向工作领域为：煤炭间接液化、 煤炭热解、 煤制甲醇、 煤制二甲醚等。

杜小泽，华北电力大学教授，长江学者。清华大学工程热物理专业获工学博士学位，华北电力大学博士生导师，电站设备状态监测与控制JYB重点实验室副主任。JYB高等学校热工基础课程教学指导委员会委员、中国电机工程学会火电分会空冷专业委员会委员、北京热物理和能源工程学会理事；入选JYB新世纪优秀人才支持计划。

目录
第1章绪论（1）
1.1碳排放的挑战和氢能的机遇（1）
1.2主要制氢方法（2）
1.3氢能产业政策和前景展望（3）
习题（4）
第2章煤制氢（5）
2.1煤制氢名词术语（6）
2.1.1与煤相关的术语（6）
2.1.2相关设备术语（6）
2.1.3煤制氢过程的相关术语（7）
2.2煤制氢工艺过程（8）
2.2.1固定床工艺流程（9）
2.2.2流化床工艺流程（16）
2.2.3气流床工艺流程（22）
2.3其他煤制氢技术（45）
2.4煤制氢HSE和发展趋势（46）
习题（49）
第3章天然气制氢（50）
3.1天然气蒸汽重整制氢（50）
3.1.1天然气蒸汽重整制氢的反应原理（50）
3.1.2天然气蒸汽重整制氢的工艺流程（53）
3.1.3天然气蒸汽重整制氢的影响因素（60）
3.1.4天然气蒸汽重整制氢的催化剂（61）
3.1.5天然气蒸汽重整制氢的关键设备（63）
3.1.6天然气蒸汽重整制氢的典型案例（65）
3.1.7天然气蒸汽重整制氢的发展趋势（67）
3.2天然气部分氧化制氢（67）
3.2.1天然气部分氧化制氢的反应原理（68）
3.2.2天然气部分氧化制氢的反应类型（68）
3.2.3天然气部分氧化制氢的催化剂（69）
3.2.4天然气部分氧化制氢的反应器（69）
3.2.5天然气部分氧化制氢的发展前景（70）
3.3天然气自热重整制氢（70）
3.4天然气二氧化碳重整制氢（71）
3.5天然气催化裂解制氢（71）
3.6铁基天然气化学循环制氢（72）
3.7小型橇装天然气制氢（72）
3.8天然气制氢的HSE和技术经济（73）
习题（74）
第4章甲醇制氢（75）
4.1甲醇水蒸气重整制氢（75）
4.1.1甲醇水蒸气重整制氢的反应原理（75）
4.1.2甲醇水蒸气重整制氢的工艺流程（78）
4.1.3甲醇水蒸气重整制氢的催化剂（79）
4.1.4甲醇水蒸气重整制氢的反应器（82）
4.1.5甲醇水蒸气重整制氢的典型案例（85）
4.1.6甲醇水蒸气重整制氢的现状和发展趋势（87）
4.2甲醇裂解制氢（87）
4.2.1甲醇分解制氢的反应原理（88）
4.2.2甲醇裂解制氢的工艺流程（89）
4.2.3甲醇裂解制氢的催化剂（89）
4.2.4甲醇裂解制氢的典型案例（92）
4.2.5甲醇裂解制氢的展望（93）
4.3甲醇部分氧化制氢（93）
4.4甲醇制氢的展望（96）
习题（97）
第5章电解水制氢（98）
5.1电解水反应和机理（98）
5.2碱液电解制氢技术（99）
5.2.1碱液电解池的基本原理（99）
5.2.2碱性电解质（100）
5.2.3电极（101）
5.2.4隔膜（110）
5.3质子交换膜电解制氢技术（113）
5.3.1聚合物薄膜电解槽（113）
5.3.2双极板（114）
5.3.3电催化剂（114）
5.3.4质子交换膜（116）
5.3.5气体扩散层（117）
5.3.6膜电极制备（117）
5.4固体氧化物电解水制氢（118）
5.4.1固体氧化物电解槽（119）
5.4.2氢电极（121）
5.4.3氧电极（122）
5.4.4电解质层（124）
5.5电解水制氢展望（126）
5.5.1阴离子交换膜电解水制氢（126）
5.5.2双极膜电解水制氢（127）
5.5.3海水电解制氢（128）
5.5.4电解水制氢耦合氧化（132）
5.5.5电解水制氢的前景（132）
习题（133）
第6章工业副产制氢（134）
6.1焦炉煤气副产氢气（135）
6.2氯碱副产氢气（137）
6.3石化企业副产氢气（139）
6.4弛放气回收氢气（141）
6.4.1合成氨弛放气（141）
6.4.2甲醇弛放气（142）
6.5电石炉尾气副产氢气（143）
习题（145）
第7章太阳能制氢（146）
7.1太阳能制氢的基本知识（147）
7.1.1光催化剂（149）
7.1.2助催化剂（153）
7.1.3光敏化剂（159）
7.1.4提高转化效率（161）
7.2太阳能热化学裂解水制氢（165）
7.3太阳能光催化分解水制氢（166）
7.4太阳光电化学电解水制氢（168）
7.4.1太阳光电化学电解水制氢机理（168）
7.4.2光阳极（170）
7.4.3光阴极（172）
习题（176）
第8章其他制氢技术（177）
8.1氨分解制氢（177）
8.1.1氨分解制氢原理（177）
8.1.2氨分解制氢催化剂（178）
8.1.3氨分解制氢的工艺流程（178）
8.2热化学循环分解水制氢（179）
8.2.1典型热化学循环反应（179）
8.2.2基于太阳能的化学链制氢（182）
8.2.3基于核能的化学链制氢（182）
8.3光合生物制氢（183）
8.3.1光合细菌产氢（183）
8.3.2微藻产氢（185）
8.4微生物发酵制氢（186）
8.4.1发酵产氢路径（186）
8.4.2发酵产氢类型（187）
8.4.3发酵制氢工艺（187）
8.5生物质热化学制氢（189）
8.6超临界水生物质气化制氢（191）
8.6.1超临界水的性质（191）
8.6.2生物质超临界水催化气化制氢（191）
8.6.3超临界水催化气化制氢应用前景（192）
8.7生物质衍生物制氢（192）
习题（196）
参考文献（197）