氢与氢能.docx

1、氢与氢能氢与氢能作者 李星国 （北京大学）出版时间 2012-10页数 625定价 99.80元ISBN 9787111387152内容介绍氢与氢能内容简介：氢能源被视为重要的清洁可再生能源，受到世界各国的高度重视，相关研究成为了能源科学领域的一个热点。氢与氢能分19章，围绕着氢能的基础知识、科学与技术、最新研究成果和动态、基本信息等内容进行了介绍。第12章介绍为什么现在氢和氢能源受到了关注，氢气是什么，具有哪些基本性质；第311章介绍氢气在使用中涉及的一些关键环节，如氢气的制备、分离、输运、储氢（分子储氢和原子或离子态储氢）；第1216章介绍氢气的使用领域以及如何使用氢，包括目前最关心的镍氢

2、电池、氢内燃机及汽车、燃料电池以及氢动力汽车、加氢站；第1718章介绍氢气与材料的关系以及氢气的安全问题；第19章收集了一些相关数据。氢与氢能作为一本有价值的氢与氢能参考书籍，可使读者能够较全面和深入地认识氢气和氢能。读者对象为化工、电子、冶金、能源、宇航、交通等领域与氢能源使用和研究相关的学生、研究者、工程技术人员、科研管理人员。前言第1章氢能源与氢经济1.1世界经济和能源1.2各国能源消耗和我国能源消耗的特点1.3世界能源资源和开发状况1.4CO2排放和环境问题1.5氢能的特点和利用形式1.6氢气的供给1.7氢能的利用形式1.8可再生能源与氢能源1.9氢能源研究的发展与各国氢能源研究动态参

3、考文献第2章氢的基本性质2.1氢的基本性质概述2.1.1氢原子的性质2.1.2氢气的分子结构和物理性质2.2氢的反应2.2.1氢的核聚变反应2.2.2氢气的制备2.2.3氢的化学性质2.3氢化物2.3.1概述2.3.2含氢化合物的命名2.3.3碱金属和碱土金属氢化物2.3.4其他主族元素氢化物2.3.5铝氢化物和硼氢化物2.3.6二元合金氢化物2.3.7氢化物研究的常用方法2.4氢和物质的相互作用2.4.1氢对材料力学性能的破坏2.4.2氢对材料能带结构的影响参考文献第3章氢气制备3.1化石燃料制氢3.1.1原理3.1.2现状3.2电解水制氢3.2.1原理3.2.2现状3.3生物质制氢3.3.

4、1光合生物制氢3.3.2生物发酵制氢3.4光催化制氢3.4.1原理3.4.2光催化制氢反应器3.4.3制氢光催化剂的分类以及性能参考文献第4章氢分离和提纯4.1氢分离提纯方法4.2变压吸附4.3膜分离4.3.1高分子膜分离4.3.2二氧化硅膜4.3.3沸石膜4.3.4金属透氢膜4.4本菲尔法4.5深冷分离4.5.1冷凝法4.5.2膨胀机法4.6重氢的分离4.6.1氢同位素的特性4.6.2重氢的核聚变反应4.6.3重氢提纯回收4.6.4氢同位素的分离浓缩参考文献第5章高压储氢5.1高压氢气的压缩5.1.1氢气的压缩因子5.1.2高压氢气的压缩方式5.2氢气的加注5.3高压储氢容器5.3.1高压储

5、氢容器的发展5.3.2轻质高压储氢容器的设计5.4高压储氢的风险评估和检测试验5.4.1高压储氢的使用风险5.4.2高压储氢容器的风险评估5.4.3高压储氢使用的标准5.4.4高压储氢的安全性能检测试验5.5高压储氢的风险控制5.5.1氢气加注过程中的风险控制5.5.2高压储氢容器的风险控制5.5.3运输与车用储氢设备的风险控制5.6高压储氢的应用5.6.1运输用大型高压氢气容器5.6.2蓄气站大型高压氢气容器5.6.3燃料电池车用高压储氢参考文献第6章液态储氢及应用6.1液态储氢简介6.1.1液态储氢适用条件6.1.2正-仲氢转化6.2液态氢的生产6.3液态氢的存储6.3.1液氢存储的热学分

6、析6.3.2液氢设备的绝热材料6.3.3液氢储罐6.4液氢的运输6.4.1常温容器加注液氢的冷却特性6.4.2液氢的输送方式6.4.3液氢储藏型加氢站6.5液氢的应用6.5.1液氢在航空航天领域的应用6.5.2液氢在汽车领域的应用6.5.3液氢的其他应用6.6液氢的安全性6.7展望参考文献第7章物理吸附储氢材料7.1气体吸附原理及物理储氢的特点7.1.1吸附等温线的类型7.1.2吸附等温方程7.1.3额外吸附量与总吸附量7.2碳材料的发展及储氢性能7.2.1活性炭7.2.2碳纤维7.2.3碳纳米管7.2.4石墨烯及石墨烯型材料7.2.5碳材料的开发与研究前景7.3金属有机骨架材料的储氢性能7.

7、3.1结构的设计合成及储氢性质研究现状7.3.2与氢气作用机理7.3.3储氢性能的影响因素和发展方向7.4微孔高分子的储氢性能7.4.1PIM类型的微孔高分子7.4.2超高交联型微孔高分子7.53种物理吸附材料的比较参考文献第8章储氢合金和金属氢化物8.1储氢合金的工作原理和设计8.1.1储氢合金简介8.1.2储氢合金的历史发展及现状8.1.3储氢合金的工作原理8.1.4储氢合金的设计与评价8.2稀土储氢材料8.2.1LaNi5基AB5型储氢材料8.2.2混合稀土储氢材料8.2.3非AB5型Re-Mg-过渡金属储氢材料8.3Mg和MgH2基储氢材料8.3.1镁单质储氢材料8.3.2Mg-Ni体

8、系储氢材料8.3.3Mg-Co体系储氢材料8.3.4Mg-Fe-H体系以及其他镁基储氢材料8.4Ca和CaH2基储氢材料8.4.1CaH28.4.2Ca-Ni-M体系8.4.3其他Ca基合金储氢材料8.5Ti基合金储氢材料8.5.1Ti-Fe基合金体系8.5.2Ti-Co基合金体系8.5.3Ti-Mn基合金体系8.5.4Ti-Cr基合金体系8.5.5Ti-Ni基合金体系8.6V基体心立方固溶体合金储氢材料8.6.1V-Ti-Fe合金体系8.6.2V-Ti-Ni合金体系8.6.3V-Ti-Cr合金体系8.7Zr基合金储氢材料8.7.1Zr-V基合金体系8.7.2Zr-Cr基合金体系8.7.3Zr

9、-Mn基合金体系8.8Pd基固溶体储氢材料8.9纳米材料尺寸效应与形貌对储氢材料性能的影响8.9.1纳米结构储氢材料研究背景8.9.2纳米结构储氢材料制备方法8.9.3纳米结构储氢材料的性能8.9.4特殊纳米形貌对储氢性能的影响8.10纳米薄膜材料的储氢性能研究8.10.1纳米薄膜材料的储氢研究8.10.2薄膜的氢致光变特性参考文献第9章无机非金属储氢材料9.1氢与氢化物9.2无机非金属氢化物9.2.1基本特征9.2.2电子结构和成键特性9.2.3吸放氢反应机理（与金属氢化物相比较）9.3配位铝氢（Al-H）化物9.3.1合成方法9.3.2晶体结构9.3.3吸放氢性能9.3.4掺杂的配位铝氢化

10、物9.4金属氮氢（N-H）化物9.4.1合成方法9.4.2晶体结构9.4.3吸放氢性能9.5金属硼氢（B-H）化物9.5.1合成方法9.5.2晶体结构9.5.3吸放氢性能9.5.4吸放氢性能改善9.6氨硼烷（NH3BH3）及其衍生物9.6.1氨硼烷化合物储氢材料的特点以及合成方法9.6.2氨硼烷化合物储氢体系和放氢性能改善9.6.3氨硼烷化合物及其衍生物储氢材料的研究与发展参考文献第10章其他储氢材料10.1水合物储氢技术10.1.1气体水合物的晶体结构10.1.2气体水合物储氢10.1.3水合物储气量的一般计算方法10.2有机液体氢化物储氢技术10.2.1有机液体氢化物储氢技术原理和特点10

11、.2.2有机液体氢化物储氢技术的关键问题10.3空心玻璃微球高压储氢技术10.3.1玻璃微球储氢原理10.3.2玻璃微球的储氢效率和存在的主要问题10.4铝水反应制氢储氢技术10.4.1铝水反应制氢储氢机理10.4.2铝水反应实用化反应器及其应用展望参考文献第11章储氢材料的计算模拟11.1储氢材料计算模拟背景11.2储氢材料计算模拟的理论基础11.2.1基于密度泛函理论的第一性原理11.2.2固体结构计算方法和模型11.2.3分子动力学方法11.2.4MonteCarlo方法11.3储氢材料计算软件简介11.3.1VASP11.3.2MaterialsStudio11.3.3Gaussian

12、11.3.4其他常见软件简介11.4储氢材料计算研究进展11.4.1金属型氢化物和多元络合氢化物11.4.2化学氢化物储氢材料11.4.3吸附储氢材料11.4.4其他固体储氢材料11.5本章小结参考文献第12章镍氢电池12.1概述12.1.1电化学理论基础12.1.2化学电源的发展历史12.1.3镍氢电池的工作原理和特点12.2镍氢电池的组成12.2.1正极材料12.2.2负极材料12.2.3辅助材料12.3镍氢电池的开发与应用12.3.1镍氢电池的开发现状12.3.2镍氢电池的应用参考文献第13章燃料电池13.1燃料电池概述13.2碱性燃料电池13.2.1概述13.2.2电池构造13.2.3

13、操作条件对电池性能的影响13.2.4研究现状、问题及前景13.3高聚物电解质膜燃料电池13.3.1概述13.3.2电池结构13.3.3水管理13.3.4PEMFC的应用13.4直接甲醇燃料电池13.4.1概述13.4.2甲醇的催化电氧化13.4.3甲醇渗漏13.4.4DMFC应用13.5磷酸燃料电池13.5.1概述13.5.2电池结构13.5.3运行条件对性能的影响13.5.4PAFC的冷却系统13.5.5磷酸燃料电池的应用13.6熔融碳酸盐燃料电池13.6.1概述13.6.2电池结构13.6.3MCFC的应用13.7固体氧化物燃料电池13.7.1概述13.7.2电解质13.7.3电极13.7

14、.4密封材料13.7.5SOFC的结构13.7.6SOFC的应用13.8其他燃料电池13.8.1直接醇类燃料电池13.8.2硼氢化钠燃料电池13.8.3微生物燃料电池13.9燃料电池系统13.10燃料电池的成本和开发13.10.1成本分析13.10.2燃料电池的开发13.11燃料电池的应用参考文献第14章金属氢化物储氢装置与技术14.1金属氢化物储氢容器14.1.1金属氢化物储氢容器储氢原理14.1.2储氢容器的分类及优缺点14.1.3金属氢化物储氢容器的应用范围14.1.4储氢材料的填充14.1.5储氢容器的密封14.2高压及金属氢化物复合储氢容器参考文献第15章氢能源汽车15.1氢内燃机汽

15、车15.1.1氢内燃机概述15.1.2氢内燃机工作原理15.1.3氢气燃烧的特性15.1.4氢内燃机汽车的结构系统15.1.5氢内燃机的热效率和输出功率15.1.6氢内燃机的技术难点和解决办法15.1.7氢混合燃料内燃机15.1.8氢内燃机汽车的发展状况15.2燃料电池汽车15.2.1燃料电池汽车概述15.2.2燃料电池汽车特点15.2.3燃料电池汽车工作原理15.2.4燃料电池汽车结构系统15.2.5燃料电池汽车的发展状况参考文献第16章加氢站16.1加氢站的基本组成系统16.1.1压缩系统16.1.2储藏系统16.1.3加注系统16.2各种类型加氢站简介16.2.1燃料重整型加氢站16.2

16、.2水电解型加氢站16.2.3液氢储藏型加氢站16.2.4压缩氢储藏型加氢站16.2.5移动加氢站16.3加氢站与加氢站网络建设参考文献第17章氢气与材料制备和改性17.1氢脆17.1.1氢在钢铁中的固溶和性能17.1.2氢脆模型17.1.3不同材料的氢脆17.1.4氢脆机理以及氢致滞后断裂17.1.5氢脆的防止17.2金属间化合物氢致非晶化17.2.1金属间化合物的氢气吸收和非晶态化17.2.2氢气吸收非晶态化的金属间化合物成分和晶体结构特点17.2.3氢气吸收非晶态化的机理17.2.4氢致非晶态化化合物的热稳定性17.3HD和HDDR现象以及微观组织调控17.3.1稀土永磁材料的HD现象1

17、7.3.2稀土永磁材料的HDDR现象17.3.3氢气处理引起的钛基材料的晶粒微细化以及性质的提高17.3.4Nb3M（M=Al、Si、Ge、In）粉体的制备17.3.5镍氢电池合金粉体的制备17.3.6氢气吸收与多孔金属的形成17.4氢等离子体法制备纳米材料17.4.1简介17.4.2设备及其工艺17.4.3纳米颗粒形成机理和长大过程17.4.4影响纳米颗粒制备的因素17.4.5氢等离子体制备的纳米颗粒大小和形貌17.4.6金属合金以及无机非金属纳米颗粒的制备17.4.7氢等离子体制备不同形态的纳米结构物质17.5磁学性质17.5.1吸氢所引起的磁矩大小变化17.5.2交换相互作用17.5.3

18、磁各向异性17.5.4储氢合金氢化物的磁学性质17.6超导MgB2的制备17.6.1MgB2超导化合物17.6.2传统的MgB2超导薄膜制备17.6.3Mg（BH4）2分解制备MgB2超导薄膜参考文献第18章氢气的安全性18.1氢气安全的基础知识18.2氢气的燃烧和爆炸性能18.3高压氢气和液态氢气的危险性18.3.1高压氢气的危险性18.3.2液态氢气的危险性18.4氢脆引起的设备安全问题18.5储氢合金的安全问题18.6氢燃料电池汽车的安全问题18.6.1高压保护系统18.6.2氢气泄漏检测18.6.3氢燃料电池汽车的相对安全性18.7氢气泄漏检测方法和氢气检测器18.8一般安全的对策参考文献第19章基本数据19.1氢元素、能源与环境19.2氢气燃料的基本特性19.3氢气的物理和化学性质19.4氢气扩散19.5氢化物分类19.6储氢材料性质比较19.7相图和PCT曲线19.8氢化物晶体结构19.9储氢材料热力学19.10蓄热合金19.11氢能源汽车参考文献