叢書序
前言
第1章緒論1
1.1氫的物化特性1
1.2工業氫標準2
1.3純氫、高純氫和超純氫2
1.4低碳氫、清潔氫與可再生氫3
1.5制氫方法3
1.6氫的利用方式4
1.6.1氫燃料電池與燃氫交通工具4
1.6.2家庭用氫5
1.7氫對構建清潔能源體繫的作用和意義6
思考題7
參考文獻7
第2章煤制氫8
2.1煤的組成8
2.2煤焦化制氫9
2.3煤氣化制氫工藝10
2.3.1煤氣化制氫原理10
2.3.2煤氣化制氫工藝流程11
2.3.3CO變換16
2.3.4酸性氣體脫除技術16
2.3.5H2提純技術16
2.4煤制氫技術發展現狀17
2.5電解煤水制氫17
2.5.1電解煤水制氫的反應機理18
2.5.2電解煤水制氫技術的特點19
2.6煤制氫技術的優缺點19
2.7煤制氫技術的經濟性20
思考題21
參考文獻21
第3章天然氣制氫22
3.1天然氣制氫原理22
3.2天然氣水蒸氣重整制氫24
3.2.1天然氣水蒸氣重整制氫原理24
3.2.2天然氣水蒸氣重整制氫工藝25
3.3天然氣部分氧化制氫29
3.3.1天然氣部分氧化制氫原理29
3.3.2天然氣部分氧化制氫工藝29
3.4天然氣高溫裂解制氫30
3.4.1天然氣高溫裂解制氫原理30
3.4.2天然氣高溫裂解制氫工藝30
3.5天然氣自熱重整制氫36
3.5.1天然氣自熱重整制氫原理36
3.5.2天然氣自熱重整制氫工藝36
3.6天然氣制氫技術的優缺點37
3.7天然氣制氫技術的經濟性38
思考題39
參考文獻40
第4章石油制氫41
4.1石油制氫原料41
4.2石油制氫工藝簡介42
4.2.1石腦油制氫42
4.2.2重油制氫42
4.2.3石油焦制氫43
4.2.4煉廠干氣制氫44
思考題45
參考文獻45
第5章電解水制氫46
5.1堿性水電解制氫工藝47
5.1.1堿性水電解制氫原理47
5.1.2電解水制氫工藝流程48
5.1.3電解水制氫工藝的主要設備49
5.1.4堿性電解槽49
5.2PEM電解水制氫工藝51
5.2.1PEM電解水制氫原理51
5.2.2PEM電解槽52
5.3高溫固體氧化物電解水制氫工藝53
5.3.1固體氧化物電解水制氫原理53
5.3.2SOEC電解槽53
5.4電解水制氫的優缺點及經濟性54
5.4.1電解水制氫的優缺點54
5.4.2電解水制氫的經濟性56
5.5可再生能源發展與電解水制氫56
思考題58
參考文獻58
第6章醇類重整制氫59
6.1甲醇制氫59
6.1.1甲醇的基本性質59
6.1.2甲醇水蒸氣重整制氫59
6.1.3甲醇水相重整制氫60
6.1.4甲醇制氫工藝流程60
6.2乙醇制氫61
6.2.1乙醇的基本性質61
6.2.2乙醇直接裂解制氫61
6.2.3乙醇水蒸氣重整制氫62
6.2.4乙醇二氧化碳重整制氫62
6.2.5其他乙醇制氫方式63
6.2.6乙醇制氫催化劑63
6.3甘油（丙三醇）制氫64
6.3.1甘油的基本性質64
6.3.2甘油氣相重整制氫64
6.3.3甘油水相重整制氫67
6.3.4甘油干重整制氫68
6.3.5甘油光催化重整制氫69
6.3.6甘油高溫熱解法重整制氫69
6.3.7甘油超臨界重整制氫70
6.3.8甘油吸附增強重整制氫70
6.4醇類重整制氫反應器及技術71
6.4.1固定床反應器72
6.4.2微通道反應器72
6.4.3微結構反應器73
6.4.4膜反應器73
6.5醇類制氫技術的特點和問題75
6.5.1醇類制氫技術的CO2排放75
6.5.2醇類制氫的技術經濟性75
思考題78
參考文獻78
第7章氨分解制氫80
7.1氨分解制氫原理80
7.1.1氨分解制氫技術80
7.1.2氨分解制氫工藝81
7.1.3氨分解制氫催化劑82
7.2氨分解制氫的熱力學85
7.3氨分解制氫的動力學85
7.4氨分解制氫工藝86
7.4.1氨分解制氫工藝流程86
7.4.2氨分解制氫工藝設備87
7.4.3氨分解制氫工藝生產風險89
7.5氨分解制氫的優缺點及經濟性91
7.5.1氨分解制氫的優缺點91
7.5.2氨分解制氫的經濟性93
思考題93
參考文獻94
第8章生物質能制氫95
8.1生物質發酵制氫96
8.1.1生物質發酵制氫原理96
8.1.2接種物的選擇及處理方式97
8.1.3反應pH值99
8.1.4溫度99
8.1.5原料100
8.2生物質熱化學制氫100
8.2.1生物質氣化制氫101
8.2.2生物質熱裂解制氫103
8.2.3生物質超臨界水制氫104
8.3生物乙醇制氫105
8.4生物質能制氫的優缺點及經濟性105
思考題106
參考文獻107
第9章副產氫氣的回收與提純108
9.1變壓吸附法108
9.1.1變壓吸附原理108
9.1.2變壓吸附循環步驟114
9.1.3影響變壓吸附效果主要因素117
9.2深冷分離法118
9.2.1低溫分離法119
9.2.2低溫吸附法119
9.2.3工業化低溫分離119
9.3膜分離法120
9.3.1膜分離法原理121
9.3.2有機膜分離122
9.3.3無機膜分離122
9.3.4液態金屬分離124
9.3.5膜分離技術在氫氣提純工藝上的應用124
9.4提純方法比較分析及典型案例125
9.4.1方法對比125
9.4.2典型案例PSA半焦煤氣制氫126
思考題127
參考文獻128
第10章液氫129
10.1液氫性質及外延產品129
10.1.1液氫性質129
10.1.2液氫外延產品130
10.2液氫用途132
10.3液氫的生產133
10.3.1正氫與仲氫133
10.3.2液氫生產工藝134
10.3.3液氫生產典型流程137
10.3.4全球液氫生產138
10.3.5液氫生產成本141
10.4液氫的儲存與運輸141
10.4.1液氫儲存141
10.4.2液氫運輸145
10.5液氫的加注147
10.5.1液氫加注繫統147
10.5.2防止兩相流的措施148
10.6液氫的安全148
10.7發展前景151
思考題151
參考文獻151
第11章其他制氫技術153
11.1核能制氫技術153
11.1.1核能制

氫能作為來源多樣、應用高效、清潔環保的二次能源，廣泛應用於交通、儲能、工業和發電領域。氫能的開發利用已成為世界新一輪能源技術變革的重要方向，也是全球實現淨零排放的重要路徑。伴隨我國“雙碳”戰略目標的提出，氫能因具有保障能源安全、助力深度脫碳等特點，成為我國能源結構低碳轉型、構建綠色產業體繫的重要支撐，產業發展方向確定且堅定。
當前，氫能產業發展迅猛，已經從基礎研發發展到批量化生產制造、全面產業化階段。面對即將到來的氫能規模化應用和商業化進程，具有扎實的理論基礎和工程化實踐能力的復合型人纔將成為推動氫能產業發展的關鍵力量。氫能人纔培養是一個繫統化工程，需要有好的人纔政策、產業發展背景作為支撐，更需要有產業推動平臺、科研院所以及眾多企業的創新集聚，共同打造產學研協作融合的良好生態。
2021年7月，印發《高等學校碳中和科技創新行動計劃》，明確推進碳中和未來技術學院和示範性能源學院建設，鼓勵高校開設碳中和通識課程。2022年10月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關於加強新時代高技能人纔隊伍建設的意見》，明確提出：“技能人纔是支撐中國制造、中國創造的重要力量。加強高級工以上的高技能人纔隊伍建設，對鞏固和發展工人階級先進性，增強國家核心競爭力和科技創新能力，緩解就業結構性矛盾，推動高質量發展具有重要意義。”為貫徹落實黨中央、國務院決策部署，加強新時代高技能人纔隊伍建設，同時結合目前氫能產業發展對人纔的要求，中國電動汽車百人會氫能中心聯合上海燃料電池汽車商業化促進中心、佛山環境與能源研究院、上海氫能利用工程技術研究中心、上海智能新能源汽車科創平臺、山東氫谷新能源技術研究院等單位共同編制了“氫能與燃料電池產業應用人纔培養叢書”。
本繫列叢書包括《氫能與燃料電池產業概論》《制氫技術與工藝》《氫氣儲存和運輸》《加氫站技術規範與安全管理》《氫燃料電池汽車及關鍵部件》《氫燃料電池汽車安全設計》《氫燃料電池汽車檢測與維修技術》，叢書內容覆蓋了氫能與燃料電池全產業鏈完整的知識體繫，同時力圖與工程化實踐做好銜接，立足應用導向，重點推進氫能技術研發的實踐設計和活動教學，增進教育鏈、人纔鏈與產業鏈的深度融合，可以讓學生或在職人員通過學習培訓，全面了解氫能與燃料電池產業的發展趨勢、技術原理、工程化進程及應用解決方案，具備在氫氣制取、儲運、加氫站運營、氫燃料電池汽車檢測與維修等領域工作所需的基礎知識與實操技能。
本書是全套繫列叢書的第二部，著重介紹制氫技術與工藝。全書共分為11章，結合氫的性質、特點及應用，對煤制氫、天然氣制氫、石油制氫、電解水制氫、醇類重整制氫、氨分解制氫、生物質能制氫、副產氫氣的回收與提純、液氫、其他制氫技術進行了詳細介紹。制氫技術的成熟與降本是氫能產業實現規模化應用的前提，當前全球氫能源結構仍以化石能源制氫為主，產生的碳排放量較高。未來，氫能能否實現全生命周期碳排放的大幅減少，繼而帶動交通、工業、發電等領域實現深度脫碳，制氫環節的低碳化尤為關鍵。希望本書能夠幫助讀者們充分了解主要制氫路線的技術特點、工藝及發展前景，加強對氫能產業的知識學習與認知提升。
叢書編寫委員會雖力求覆蓋完整產業鏈的相關要點，但新技術發展迅速，編寫過程中仍有許多不足，歡迎廣大讀者提出寶貴的意見和建議，以不斷校正與完善圖書內容，培養出產業亟需的高技能人纔。在此特別感謝各有關合作單位的鼎力支持及辛勤付出。
希冀本套叢書能夠為氫能產業專業人纔提供幫助，為氫能產業人纔培養提供支撐，為氫能產業可持續發展貢獻微薄之力。
張真
“氫能與燃料電池產業應用人纔培養叢書”編寫委員會主任
中國電動汽車百人會氫能中心主任山東氫谷新能源技術研究院院長