《氫能手冊》是在我國“碳達峰、碳中和”目標的背景下，為助力我國《氫能產業發展中長期規劃（2021- 2035 年）》而策劃和組織編寫的。
《氫能手冊》由我國最早成立的氫能全國組織——中國可再生能源學會氫能專業委員會組織編寫。在闡述氫能基礎內容、氫能管理、氫安全技術的基礎上，全景式描述了氫的制取，氫的儲存、運輸及加注，氫能應用等，共分四篇34 章，全面描述了氫能各領域的關鍵材料、工藝、裝備、系統和技術現狀，重點介紹了目前已成熟應用或接近成熟的氫能技術，簡要介紹了一些尚處于研究開發中的前沿技術。附錄匯集了氫能相關政策和標準。
《氫能手冊》是我國首部氫能方面的工具書，既全面反映氫能技術現狀和發展前景，又包括前沿技術內容，還對氫能全產業鏈的技術進行了技術經濟分析。全書內容豐富，實用性和適用性強，可供氫能產業的工程技術人員、科研人員，政府管理人員和對氫能有興趣的各界人士參考閱讀，也可供高等院校新能源、化工、冶金、材料、環境等相關專業師生參考。

1.作者影響廣泛——由我國1985年成立的全國氫能學術組織——中國可再生能源學會氫能專業委員會組織編寫，專委會行業影響廣泛。 2.內容全面——涵蓋了氫能領域的基本技術，包括已成熟應用的技術，有工業化前景的技術，以及相關技術展望。具體包括：氫能概述，氫的制取，氫的儲存、運輸及加注，氫能應用，附錄列表顯示氫能相關政策、標準。 3.稀缺著作——《氫能手冊》為我國首部氫能手冊，切合國家能源轉型政策，為我國實現《氫能產業中長期發展規劃（2020-2035）》政策實施提供支撐。 4.應用廣泛——《氫能手冊》因氫能技術涉及廣泛，是多學科交叉的工程科學技術，本書涉及領域包括化工、材料、能源、冶金、技術經濟等專業，讀者群體廣泛。

2023年夏天北京時而持續高溫，酷暑難耐，時而大雨瓢潑，內澇成災；東南沿海臺風頻發，周邊國家地震不斷，人類生存正面臨著氣候變化的極大挑戰。俄烏沖突引發的全球能源供應緊張和起伏，給世界各國進一步敲響了能源安全的警鐘。降低碳排放，控制氣候變暖，擺脫地緣政治影響，保障能源安全，已成為世界各國加快能源轉型的重要驅動力。
氫能是實現能源轉型不可或缺的二次能源。氫能在構建以新能源為主體的現代能源體系中堪當大任，因為氫能作為優異的長周期大規模儲能介質，可以大幅提高電網和分布式供能的穩定性，提高風光(風能、太陽能)利用率，促進可再生能源、資源的深度開發；氫能作為清潔燃料，可以部分彌補我國油氣資源的不足，降低對進口油氣的依賴，保證我國的能源安全；利用氫能的能質兩用特性，可以大幅降低高排放工業行業的碳排放，再造工業新流程。
近幾年在“雙碳”目標的驅動下，我國氫能迎來了前所未有的發展新機遇。2022年我國發布了氫能產業規劃，配套政策呼之欲出；2023年4月氫能產業發展部際協調機制工作會議又進一步提出了“拓展多元應用場景，逐步推動商業化發展”的要求；表明我國氫能產業已進入一個新階段，以綠氫為源頭，以降碳為主要目標，實現氫能在工業、交通、發電等行業多元化、商業化應用的新局面正在形成。
但是我們應該清醒地認識到，當前氫能產業尚處于發展初期，仍面臨著產業創新能力偏弱、技術裝備水平偏低、標準體系尚需完善、支撐產業發展的基礎性制度滯后等諸多挑戰，氫能產業健康有序發展之路依然漫長。還需要我們共同努力，破解氫能發展難題，實現氫能制備、儲運和應用等關鍵環節的科技進步，以助力氫能產業的高質量發展。
氫能產業鏈包括制-儲-輸-用等環節，產業鏈長，涉及的學科多，應用范圍廣。當前的氫能讀物多像珍珠一般散落于各處，缺乏一部系統完整的、兼具通識性和實用性的氫能讀物。為便于社會各界人士集中、快速、全景式地獲取氫能的產業政策、標準法規、安全規范、制-儲-輸-用關鍵技術和經濟性分析等相關知識，促進氫能在全社會的普及推廣，加快氫能產業的發展，中國可再生能源學會氫能專業委員會與化學工業出版社合作，以高等院校、科研院所的科研人員和身處產業一線的工程技術人員為骨干，組織百余位專家，歷時1年多，編寫了這部《氫能手冊》。
手冊面向從事氫能工作的政府官員、投資者、企業家、工程技術人員和關心氫能發展的各階層人士，全面描述了氫能各領域的關鍵材料、裝備、系統和技術現狀，重點介紹了目前已成熟應用或接近成熟的氫能技術，簡要介紹了一些尚處于研究開發中的前沿技術。為增加手冊的可讀性、實用性和時效性，編寫過程中，特別重視將通識性的氫能知識與最新的科研成果和工程技術實踐經驗緊密結合，以及時反映氫能技術的進步和氫能產業的發展。
手冊共分氫能概述、氫的制取、氫的儲存運輸及加注、氫能應用等4篇。
第一篇“氫能概述”，共5章，主要介紹了氫能沿革、氫能對實現“雙碳”目標的支撐作用、氫能技術發展情況及經濟性分析、氫能管理(氫能政策與法規、氫能標準)、氫能安全等內容，主編為趙吉詩研究員、王昌建教授和王剛正高工。
第二篇“氫的制取”，共9章，主要介紹了可再生能源制氫、化石能源制氫、工業副產氫、其他制氫技術和氫氣安全生產等內容，主編為閆巍博士。
第三篇“氫的儲存、運輸及加注”，共6章，主要介紹了氣態氫的儲運、液氫的制備和儲運、材料儲氫、氫加注、氫的主要壓力管路元件與氫的檢測等內容，主編為徐煥恩研究員。
第四篇“氫能應用”，共14章，主要介紹了氫在各類燃料電池、內燃機、燃氣輪機和氫冶金等方面的應用，主編為齊志剛博士和相艷教授。
附錄中包括了氫能方面的規范和標準，主要由趙吉詩、王剛、高繼軒、張璇編寫。
手冊最終由蔣利軍正高工統稿。
手冊在編寫過程中得到了化學工業出版社的大力支持，特別是袁海燕編輯在編寫各階段都給予了編寫組及時、認真細致的幫助和指導，氫能專業委員會秘書處的郝雷秘書長、王樹茂正高工和王驪驪女士在手冊編寫的組織聯絡過程中發揮了重要作用。本手冊是氫能專業委員會組織的百余位專家集體智慧的結晶，希望這一手冊的出版，能為氫能知識的普及推廣和氫能產業的健康發展貢獻綿薄之力。
在編寫過程中，我們力求敘述準確，理論和實踐相結合，但由于水平有限，難免有不妥之處，懇請讀者批評指正。

蔣利軍
2023年11月10日

第一篇氫能概述001
引言 003

第1章氫能沿革 004
1.1氫的發現與用途 004
1.1.1氫元素的發現 004
1.1.2氫的來源及應用 004
1.2氫的物理化學性質 006
1.2.1物理性質 006
1.2.2化學性質 007
1.3氫能的概念與分類 007
1.3.1氫能的概念 007
1.3.2氫能的分類 008
1.4氫能產業發展歷程 008
參考文獻 011

第2章氫能對實現“雙碳”目標的支撐作用 012
2.1交通領域 012
2.2工業領域 013
2.3建筑領域 014
2.4電力領域 015
參考文獻 018

第3章氫能技術發展情況及經濟性分析 019
3.1氫能技術發展現狀及前景 019
3.1.1氫能制備技術 019
3.1.2氫能儲運技術 022
3.1.3氫能加注技術 029
3.1.4氫能應用技術 032
3.2氫能技術經濟性分析 035
3.2.1氫能制備經濟性分析 035
3.2.2氫能儲運經濟性分析 046
3.2.3氫能加注經濟性分析 052
3.2.4氫能應用經濟性分析 057
參考文獻 060

第4章氫能管理 061
4.1氫能政策與法規 061
4.1.1國家層面的政策 061
4.1.2地方政策 072
4.1.3氫能法規 085
4.2氫能標準 086
4.2.1國際氫能技術標準 086
4.2.2我國氫能標準化政策及組織 087
4.2.3我國氫能標準現狀及分析 090
4.2.4總結及建議 096
參考文獻 097

第5章氫能安全 098
5.1氫安全研究現狀 098
5.1.1氫制備安全 099
5.1.2氫儲存安全 102
5.1.3氫運輸安全 102
5.1.4氫使用安全 103
5.2氫風險評估 105
5.2.1定性風險評估方法 105
5.2.2定量風險評估方法 108
5.3氫安全應急預警 117
5.3.1氫氣安全監測與預警原理 117
5.3.2氫氣安全監測與預警場景 117
5.4氫應急裝備與系統 121
5.4.1通風系統 121
5.4.2自動噴水滅火系統 121
5.4.3噴霧系統 122
5.4.4消防給水系統 123
5.4.5干粉滅火系統 123
5.4.6CO2 滅火系統 124
5.4.7惰性氣體系統 124
5.5典型氫安全事故概述 125
5.5.1美國加州埃默里維爾加氫站事故 125
5.5.2福島核電站氫氣爆炸事故 127
5.5.3加州圣克拉拉市氫氣爆炸和火災事故 129
5.5.4挪威加氫站爆炸事故 130
5.5.5韓國儲氫罐爆炸 131
5.5.6沈陽氫氣噴射火事故 132
參考文獻 133


第二篇氫的制取135
引言 137

第6章可再生能源制氫 138
6.1堿性電解水制氫 138
6.1.1基本原理 138
6.1.2制氫裝置 140
6.1.3控制系統及儀表 149
6.1.4電解能耗及氣體純度的影響因素 155
6.1.5市場應用 165
6.2質子交換膜電解水制氫 167
6.2.1PEM 電解水概述 167
6.2.2PEM 電解水關鍵材料 168
6.2.3PEM 電解水部件與電堆 189
6.2.4PEM 電解水系統 199
6.2.5PEM 電解水裝備與應用 200
6.3固體氧化物電解水制氫 201
6.3.1固體氧化物電解池概述 201
6.3.2固體氧化物電解水制氫基本原理 203
6.3.3固體氧化物電解池關鍵材料 207
6.3.4固體氧化物電解池的性能衰減 214
6.3.5固體氧化物電解堆及系統 219
6.3.6經濟競爭力分析 227
6.3.7技術展望及挑戰 228
6.4陰離子交換膜電解水制氫 229
6.4.1基本原理 229
6.4.2AEM 電解水關鍵材料 231
6.4.3AEM 電解水系統部件與電解槽 240
6.4.4AEM 制氫系統 243
6.4.5設備的商業化進展和應用進展 247
參考文獻 248

第7章其他電解水制氫 261
7.1電解海水制氫 261
7.1.1電解海水制氫概述 261
7.1.2電解海水析氫催化劑 262
7.1.3電解海水析氧催化劑 265
7.1.4海水制氫示范應用 273
7.2電解廢水制氫 275
7.2.1尿素電解氧化反應和產氫原理 275
7.2.2尿素廢水UOR 和HER催化劑概述 275
7.3電解煤漿液制氫 280
7.3.1電解煤漿液制氫機理 280
7.3.2電解煤漿液制氫的高活性電極 282
7.3.3電解煤漿液制氫的影響因素 283
7.3.4電解煤漿液制氫工藝 284
參考文獻 285

第8章光解水制氫 294
8.1概述及基本概念 294
8.2反應類型和基本原理、過程及反應熱動力學 294
8.2.1反應類型 294
8.2.2基本原理、過程 295
8.2.3反應熱動力學 296
8.3性能影響因素及效率評價 296
8.3.1性能影響因素 296
8.3.2效率評價 299
8.4催化劑的分類及改性 299
8.4.1催化劑的分類 299
8.4.2催化劑的改性 303
8.5反應器及示范系統 306
8.5.1反應器 306
8.5.2示范系統 307
參考文獻 309

第9章生物質制氫 312
9.1基本原理 312
9.1.1暗發酵生物制氫基本原理 312
9.1.2光發酵生物制氫基本原理 314
9.1.3暗光聯合生物制氫基本原理 314
9.1.4生物質熱裂解制氫基本原理 317
9.1.5生物質氣化制氫基本原理 318
9.1.6生物質超臨界氣化制氫基本原理 319
9.2關鍵技術及理論 319
9.2.1原料預處理關鍵技術 319
9.2.2生物發酵制氫關鍵技術 321
9.2.3生物質熱化學制氫關鍵技術 323
9.3過程強化措施 324
9.3.1外源添加物調控 324
9.3.2光熱質傳輸調控 328
9.4裝備與示范 329
9.4.1常見的生物質制氫裝置 329
9.4.2生物質制氫系統示范 335
參考文獻 340

第10章熱化學循環分解水制氫 344
10.1熱化學循環原理及評價 344
10.1.1熱化學循環原理 344
10.1.2熱化學循環制氫效率 345
10.1.3熱化學循環過程評價與篩選 346
10.2熱化學循環體系 347
10.2.1氧化物體系 347
10.2.2含硫體系 347
10.2.3鹵化物體系 348
10.3典型混合循環體系 349
10.3.1混合硫循環 349
10.3.2Cu-Cl 循環 350
10.4碘硫循環 351
10.4.1碘硫循環的效率分析 351
10.4.2碘硫循環過程模擬與流程分析 352
10.4.3循環過程的材料研究與選擇 354
10.4.4碘硫循環實驗室規模集成系統 355
10.5熱化學循環制氫技術與高溫核能系統的耦合 358
參考文獻 358

第11章氨分解制氫 360
11.1多相催化法氨分解制氫 360
11.1.1多相催化法氨分解制氫原理 360
11.1.2多相催化法氨分解制氫催化劑 362
11.1.3氨分解制氫工藝 363
11.1.4氨分解制氫主要裝置 364
11.2電催化氨分解制氫 364
11.2.1電催化分解含氨溶液 364
11.2.2電催化分解液氨 365
11.2.3電催化分解氨催化劑 366
11.3低溫等離子體法氨分解制氫 367
11.4氨分解制氫應用 367
參考文獻 368

第12章化石能源制氫 370
12.1煤氣化制氫 370
12.1.1基本原理 370
12.1.2煤氣化制氫技術 371
12.1.3煤氣化制氫的工藝流程 377
12.1.4煤氣化制氫的主要設備 383
12.2甲醇制氫 389
12.2.1甲醇制氫技術基本原理 389
12.2.2甲醇制氫催化劑 390
12.2.3甲醇制氫的工藝流程 391
12.2.4甲醇制氫關鍵設備 393
12.3天然氣制氫 396
12.3.1基本原理 398
12.3.2天然氣制氫工藝選擇 399
12.3.3天然氣制氫原料凈化技術 402
12.3.4天然氣制氫典型案例 404
參考文獻 406

第13章工業副產氫 408
13.1氯堿行業副產物制氫 408
13.1.1概述 408
13.1.2基本原理 409
13.1.3關鍵技術及工藝流程 411
13.2焦爐煤氣制氫 417
13.2.1概述 417
13.2.2基本原理 417
13.2.3焦爐煤氣制氫的工藝流程 419
13.2.4焦爐煤氣制氫的主要設備 419
13.2.5應用實例 420
參考文獻 421

第14章氫氣生產安全 422
14.1氫的危險來源 422
14.1.1氫的固有危險特性 422
14.1.2氫生產系統的結構設計和材料匹配 425
14.2電解水制氫安全 426
14.2.1制氫系統危險和有害因素 426
14.2.2安全設計 427
14.2.3操作要求 428
14.3化石能源制氫安全 429
14.3.1物料危險特性 429
14.3.2不安全因素及防范措施 430
14.4氫氣提純安全 431
14.4.1原料氣的危險特性 432
14.4.2安全規范 433
參考文獻 434


第三篇氫的儲存、運輸及加注435
引言 437

第15章概述 438
15.1氫的儲存 441
15.1.1氫的儲存形式 441
15.1.2各類儲存主要特點 444
15.2氫的運輸 445
15.2.1氫的運輸形式 445
15.2.2各類運輸形式主要特點 447
15.3氫的加注 447
15.3.1氫的加注形式 448
15.3.2各類加注主要特點 449
15.4未來挑戰與機遇 449
15.4.1氫的儲存、運輸及加注當前面臨的問題 449
15.4.2未來主要發展方向與機遇 450
參考文獻 451

第16章氣態氫的儲運 452
16.1固定式儲氫 452
16.1.1概述 452
16.1.2臨氫材料 454
16.1.3儲氫設備 457
16.1.4儲氫系統 462
16.2交通運載工具的氫儲存 463
16.2.1交通運載工具的氫儲存——氣瓶 463
16.2.2交通運載工具的氫儲存——供應 484
16.3氫的地面運輸 495
16.3.1概述 495
16.3.2鋼制高壓瓶式容器 498
16.3.3大容積纖維纏繞高壓氣瓶 502
16.3.4型式試驗 503
16.3.5管束式集裝箱 504
16.4管道運輸 518
16.4.1概述 518
16.4.2純氫管道運輸 518
16.4.3摻氫天然氣管道運輸 528
16.4.4小結與展望 540
參考文獻 540

第17章液態氫的制備與儲運 542
17.1氫氣液化 542
17.1.1氫氣液化概述 542
17.1.2氫氣液化工藝流程 544
17.1.3氫氣液化裝置 546
17.1.4液氫工廠 555
17.2液氫儲存 559
17.2.1地面液氫儲存 559
17.2.2車載液氫儲存氣瓶 562
17.3液氫運輸 564
17.3.1液氫罐車運輸 564
17.3.2液氫罐式集裝箱運輸 570
17.4液氫安全 572
17.4.1液氫安全風險及失效機制 572
17.4.2液氫生產、儲運過程中的安全技術規范 573
17.4.3液氫儲運過程中的安全技術規范 575
參考文獻 577

第18章材料儲氫 579
18.1概述 579
18.2固態儲氫技術 579
18.2.1固態儲氫材料 579
18.2.2固態儲氫裝置 588
18.3有機液體儲氫技術 597
18.3.1有機液體儲氫材料 597
18.3.2有機液體儲氫裝置 599
18.3.3加注裝置 601
18.3.4有機液體儲氫技術應用 601
18.3.5有機液體儲氫標準 602
參考文獻 603

第19章氫加注 607
19.1氣態加氫站 607
19.1.1加氫站概述 607
19.1.2加氫站的分類 608
19.1.3加氫工藝及設施 608
19.1.4加氫站建設 615
19.1.5加氫站運營管理 622
19.1.6加氫站發展 624
19.2液氫加氫站 625
19.2.1液氫儲氫型加氫站概述 625
19.2.2液氫儲氫型加氫站技術路線 625
19.2.3液氫儲氫型加氫站關鍵設備 626
19.2.4站控系統 627
19.3氣態壓縮機 627
19.3.1概述 627
19.3.2隔膜式壓縮機 628
19.3.3氣（液）驅動式壓縮機 634
19.3.4離子液壓縮機 648
19.3.5氣態壓縮機發展應用 649
19.4氣態加氫機 649
19.4.1概述 649
19.4.2應用場景 650
19.4.3加氫機配置 650
19.4.4核心零部件介紹 651
19.4.5加注標準及通用要求 653
19.4.6加注過程安全要求 655
19.5氣態加氫站控制系統 656
19.5.1站控系統的組成 656
19.5.2站控各功能控制 656
19.5.3監控數據要求      660
19.5.4氣態加氫站站控安全要求 660
參考文獻 664

第20章氫的主要壓力管路元件
與氫的檢測 665
20.1氫氣管道元件概述 665
20.1.1管道組成件 665
20.1.2管道支承件 665
20.1.3管道安全附件 665
20.2氫氣管道元件用材料 666
20.2.1材料的氫脆性及測試評價 666
20.2.2氫氣壓力管道部件用材料 667
20.2.3氫氣閥門與法蘭用材料 667
20.3氫氣管道閥門 668
20.3.1氫氣管道閥門及分類 668
20.3.2典型氫氣閥門 670
20.3.3氫氣管道閥門性能測試 676
20.4氫氣管道連接件 678
20.4.1氫氣管道連接方式 678
20.4.2氫氣管道焊接 679
20.4.3氫氣管道連接件 680
20.5氫氣壓力管道元件選型規則 681
20.5.1氫氣管件選擇 681
20.5.2氫氣閥門與安全保護裝置選擇 682
20.6氫氣管道參數測量 683
20.6.1氣體壓力測量 683
20.6.2氣體溫度測量 684
20.6.3氫氣流量測量 685
20.7氫氣管路失效與泄漏檢測 686
20.7.1管道失效常見原因 686
20.7.2氫氣檢測一般方法 687
20.7.3氫氣泄漏的濃度傳感器 687
20.7.4氫泄漏濃度傳感器的選用案例 690
20.7.5手持氫泄漏探測設備 690
參考文獻 691


第四篇氫能應用693
引言 695

第21章燃料電池概述 696
21.1什么是燃料電池 696
21.2燃料電池分類 697
21.2.1質子交換膜燃料電池 698
21.2.2固體氧化物燃料電池 701
21.2.3堿性燃料電池 704
21.2.4磷酸燃料電池 705
21.2.5熔融碳酸鹽燃料電池 705
21.3應用領域 706
21.3.1航天領域 706
21.3.2潛艇方向 706
21.3.3新能源汽車 707
21.3.4分布式發電站 707
21.3.5備用電源與家庭電源 708
參考文獻 709

第22章熱力學與動力學 710
22.1熱力學 710
22.1.1生成焓與生成吉布斯自由能 710
22.1.2熱力學電效率 711
22.1.3理論電壓 711
22.1.4電效率和熱效率 713
22.1.5能斯特方程 713
22.2動力學 714
22.2.1活化過電位 714
22.2.2開路電壓 715
22.2.3歐姆過電位 716
22.2.4濃差過電位 717
22.2.5實際電壓 718
22.3影響性能因素 719
22.3.1電堆及其材料與部件 719
22.3.2核心輔助部件 725
22.3.3運行條件 727
22.4壽命 729
22.4.1燃料電池系統 729
22.4.2運行條件和控制策略 730
參考文獻 730

第23章測試方法 732
23.1材料與部件 732
23.1.1催化劑測試方法 732
23.1.2質子交換膜測試方法 735
23.1.3微孔層測試方法 737
23.1.4雙極板測試 738
23.1.5膜電極測試 739
23.2電堆與系統 742
23.2.1燃料電池電堆測試方案 742
23.2.2燃料電池系統測試方案 743
23.3測試設備 745
23.3.1單電池測試設備 745
23.3.2電堆測試設備 746
23.3.3系統測試設備 752
參考文獻 754

第24章質子交換膜燃料電池 755
24.1材料與部件 755
24.1.1單電池 755
24.1.2電堆 757
24.1.3燃料電池系統 757
24.2性能與壽命 759
24.2.1燃料電池性能指標 760
24.2.2燃料電池耐久性 763
24.3瓶頸與突破 764
24.3.1膜電極技術 764
24.3.2電堆技術 767
24.3.3系統關鍵部件 769
24.4燃料電池汽車示范與產業化 770
24.4.1城市示范群 771
24.4.2產業化 773
24.5空冷型PEMFC 775
24.5.1空冷型PEMFC 電堆 775
24.5.2空冷型自增濕PEMFC系統 775
24.5.3技術難點與解決方法 776
24.5.4運行條件對空冷型自增濕PEMFC 性能影響 776
24.5.5空冷型自增濕PEMFC應用 778
參考文獻 780

第25章固體氧化物燃料電池 783
25.1簡介 783
25.2材料與部件 783
25.2.1電解質材料 783
25.2.2陽極材料 784
25.2.3陰極材料 785
25.2.4密封材料 786
25.2.5連接板材料 786
25.3單電池技術 787
25.3.1平板式單電池 787
25.3.2管式單電池 788
25.4電堆工程與評價 789
25.4.1電堆封裝 789
25.4.2電堆性能與壽命測試方法 789
25.4.3影響電堆壽命的因素分析 790
25.5系統集成與示范 791
25.5.1流程與效率優化 792
25.5.2系統BOP 開發 792
25.5.3示范場景與經濟效益分析 792
參考文獻 793

第26章磷酸燃料電池 795
26.1無機膜型磷酸燃料電池 796
26.1.1無機膜型磷酸燃料電池的結構與基本單元 797
26.1.2磷酸燃料電池理論計算研究和經典力場 800
26.2聚合物膜型磷酸燃料電池 801
26.2.1高溫聚合物電解質膜 801
26.2.2HT-PEM 質子導體 809
26.2.3理論研究和經典力場 812
26.2.4膜電極 815
26.2.5電堆 819
26.2.6發電系統 821
26.3PAFC 燃料的選擇 824
26.4PAFC 的應用場景 827
26.4.1熱電聯供 827
26.4.2交通運輸： 車、船、飛機 828
26.4.3軍事裝備 829
參考文獻 830

第27章堿性膜燃料電池 836
27.1堿性聚合物電解質 836
27.1.1APE 的離子傳導性質 836
27.1.2APE 的化學穩定性 837
27.1.3Ionomer 研究 846
27.2堿性氫電極 846
27.2.1堿性HOR 反應機理研究進展 847
27.2.2堿性HOR 反應催化劑研究進展 851
27.3非貴金屬氧電極催化劑 855
27.3.1單金屬氧化物 855
27.3.2復合金屬氧化物 856
27.3.3碳化物/氮化物/磷化物/硫化物等 859
27.3.4氮雜碳類催化劑 859
27.4堿性膜燃料電池 862
27.4.1AEMFC 和MEA 862
27.4.2貴金屬催化劑AEMFC 863
27.4.3非貴金屬催化劑AEMFC 864
27.4.4AEMFC 水管理 865
27.4.5AEMFC 穩定性 867
27.4.6AEMFC 碳酸化 870
參考文獻 873

第28章直接甲醇燃料電池 880
28.1甲醇電氧化催化劑 880
28.1.1鉑基合金上的甲醇氧化反應 880
28.1.2基于一維納米枝狀結構的高效MOR 催化劑 882
28.2甲醇滲透及阻醇電解質膜 885
28.3單電池技術 888
28.3.1DMFC 電極結構和膜電極設計 888
28.3.2DMFC 耐腐蝕雙極板 891
28.4系統集成與示范 893
參考文獻 894

第29章熔融碳酸鹽燃料電池 902
29.1MCFC 材料與部件 902
29.1.1MCFC 的工作原理 902
29.1.2MCFC 的元件材料和制備工藝 903
29.2MCFC 電堆的組裝及測試 910
29.2.1MCFC 電堆結構 910
29.2.2MCFC 電堆的燃料供應與處理 911
29.2.3MCFC 電堆性能測試 913
29.3MCFC 發電系統的性能與壽命 917
29.3.1MCFC 發電系統構成 917
29.3.2MCFC 發電系統性能 919
29.3.3MCFC 性能和壽命影響因素 921
29.4MCFC發電系統集成與示范 926
29.4.1Santa Clara MCFC 示范項目 927
29.4.2日本川越1MW 熔融碳酸鹽燃料電池試驗電站 929
29.4.3MCFC 的商業化 932
29.4.4MCFC 制氫與CO2捕集 935
參考文獻 937

第30章應用案例 938
30.1運載裝備 938
30.1.1航天飛船 938
30.1.2水面艦船 939
30.1.3常規潛艇 941
30.1.4水下航行器 943
30.2便攜裝備 944
30.3機動化電站 945
30.4固定式電站 947
參考文獻 950

第31章氫內燃機 951
31.1氫氣與化石燃料物理化學屬性 951
31.2氫氣供應與混合 953
31.2.1進氣道噴射和缸內直噴 953
31.2.2氫氣射流及混合氣形成 955
31.3氫內燃機燃燒與排放 956
31.3.1氫氣缸內燃燒特性 956
31.3.2氫內燃機異常燃燒特性 958
31.3.3氫內燃機排放特性 959
31.4氫內燃機車輛 961
31.4.1氫內燃機設計與開發 961
31.4.2氫內燃機車輛開發 962
參考文獻 965

第32章氫燃氣輪機 966
32.1氫燃氣輪機概述 966
32.1.1燃氣輪機概念、類型、工作原理 966
32.1.2氫燃氣輪機國內外發展概況 968
32.1.3氫燃氣輪機發展趨勢 973
32.1.4氫燃氣輪機的低碳排放優勢 973
32.2燃氣輪機氫燃料 974
32.2.1純氫燃料 975
32.2.2摻氫燃料 975
32.2.3氨燃料 975
32.3氫燃氣輪機燃燒室 976
32.3.1氫燃氣輪機燃燒學基礎 976
32.3.2氫燃氣輪機燃燒室結構設計 979
32.3.3氫燃氣輪機污染物排放與控制 982
32.4氫燃氣輪機透平 985
32.4.1氫燃氣輪機透平氣動設計 985
32.4.2氫燃氣輪機透平結構設計 990
32.4.3氫燃氣輪機透平熱管理 997
32.5氫燃氣輪機技術挑戰 999
32.5.1燃燒技術問題 999
32.5.2材料技術問題 1000
32.5.3其他技術問題 1002
32.6氫燃氣輪機應用 1002
32.6.1風光電-氫-電系統 1002
32.6.2調峰調頻 1003
32.6.3分布式能源 1004
32.6.4替代傳統煤電存量項目 1005
參考文獻 1005

第33章天然氣摻氫內燃機及民用燃燒器 1008
33.1天然氣摻氫燃料特性 1008
33.1.1物理和化學性質 1008
33.1.2燃燒速度 1010
33.1.3最小點火能量 1013
33.1.4可燃極限 1015
33.1.5火焰穩定性 1015
33.2天然氣摻氫內燃機 1019
33.2.1燃料預混系統 1019
33.2.2燃燒與排放控制 1021
33.2.3應用現狀 1026
33.3天然氣摻氫民用燃燒器 1029
33.3.1互換性分析 1029
33.3.2燃燒特性 1032
33.3.3應用現狀 1035
參考文獻 1035

第34章氫還原與非高爐煉鐵 1037
34.1高爐噴氫工藝 1037
34.1.1高爐噴吹富氫氣體工藝 1037
34.1.2高爐噴吹純氫氣體工藝 1039
34.2氫能豎爐直接還原 1040
34.2.1富氫豎爐工藝 1040
34.2.2純氫豎爐工藝 1043
34.3熔融還原工藝 1046
34.3.1COREX 工藝 1046
34.3.2FINEX 工藝 1047
34.3.3HIsmelt 工藝 1048
34.3.4HIsarna 工藝 1049
34.3.5內蒙古賽思普CISP工藝 1049
參考文獻 1050


附錄氫能相關政策、標準 1052
附表一部分國家氫能政策梳理 1052
附表二地方氫能政策梳理 1059
附表三國際標準化組織（ISO）氫能技術標準 1062
附表四國際電工委員會（IEC）氫能技術標準 1064
附表五美國氫能技術標準及規程 1067
附表六日本氫能技術標準 1069
附表七德國氫能技術標準 1070
附表八其他地區及國家氫能技術標準及法規 1072
附表九我國氫能現行國家標準 1072
附表十我國氫能現行行業標準 1090
附表十一我國氫能現行地方標準 1098
附表十二我國氫能現行團體標準 1100
附表十三我國氫能儲運加涉及特種設備安全技術規范（TSG） 1117
附表十四我國氫能儲運加相關法規及規范 1117
附表十五國際氫能儲運加相關法規及規范 1118

索引 1119