基礎篇1
第1章能源概論2
1.1能源的概念及分類與屬性2
1.1.1能源的概念2
1.1.2能源的分類與屬性2
1.2能源利用與能源結構演變4
1.2.1能源利用4
1.2.2能源結構演變4
1.2.3新時代的中國能源革命7
1.3能源科學基礎8
1.3.1能量形式8
1.3.2能量守恆定律10
1.4能源化學工程11
1.4.1能源化學工程的定義與範疇11
1.4.2幾個重要概念11
思考題12
參考文獻13

碳基能源篇14
第2章煤15
2.1概述15
2.2煤的形成與分類16
2.2.1煤的形成16
2.2.2煤的分類16
2.2.3煤炭分類標準18
2.3煤的組成與結構特征21
2.4煤的物理化學性質23
2.5煤的質量指標和煤質分析25
2.5.1煤的質量指標25
2.5.2煤質分析29
2.6煤炭清潔利用技術概述29
思考題30
參考文獻30

第3章煤制焦炭與合成氣31
3.1煤制焦炭31
3.1.1煤炭焦化31
3.1.2焦化產品32
3.1.3焦炭質量指標32
3.2煤制合成氣33
3.2.1煤氣化的基本化學反應34
3.2.2熱力學平衡分析35
3.2.3煤氣化反應動力學及其機理38
3.2.4氣化用煤的煤質特性42
3.2.5煤氣化工藝44
3.2.6煤氣化工藝選擇依據57
思考題59
參考文獻59

第4章煤基燃料油60
4.1概述60
4.2煤炭直接液化61
4.2.1直接液化概念61
4.2.2化學原理61
4.2.3煤直接液化催化劑62
4.2.4煤直接液化工藝62
4.2.5煤直接液化工業化62
4.3煤炭間接液化63
4.3.1間接液化概念63
4.3.2化學原理64
4.3.3F-T合成催化劑64
4.3.4煤間接液化工藝64
4.3.5F-T合成反應器65
4.3.6F-T合成的工業化66
思考題69
參考文獻69

第5章煤基醇醚燃料70
5.1甲醇71
5.1.1概述71
5.1.2甲醇合成原理與工藝73
5.1.3甲醇合成催化劑74
5.2二甲醚75
5.2.1概述75
5.2.2二甲醚合成原理與工藝77
5.2.3二甲醚合成催化劑79
5.3低碳醇80
5.3.1概述80
5.3.2低碳醇合成原理與工藝81
5.3.3低碳醇合成催化劑83
思考題85
參考文獻85

第6章天然氣與可燃冰87
6.1概述87
6.2天然氣87
6.2.1天然氣的組成、分類與性質88
6.2.2天然氣的開采、儲量及利用89
6.2.3天然氣的淨化處理91
6.2.4天然氣化工93
6.2.5天然氣作為能源的利用技術94
6.3可燃冰96
6.3.1可燃冰的發現96
6.3.2可燃冰的結構97
6.3.3可燃冰的形成與開采97
6.3.4中國可燃冰的發現與開采100
思考題101
參考文獻102

第7章石油103
7.1概述103
7.1.1石油組成與性質103
7.1.2石油分類簡介104
7.1.3全球主要油田及原油儲量105
7.2石油煉制與加工107
7.3石油產品108
7.3.1汽油108
7.3.2柴油111
7.3.3航空燃油113
7.3.4燃料油113
7.3.5煤油114
思考題114
參考文獻115

新能源篇117
第8章太陽能118
8.1概述118
8.1.1太陽及太陽輻射118
8.1.2太陽能利用回顧121
8.1.3太陽能利用新技術123
8.2太陽能電池125
8.2.1太陽能電池的發展背景及歷程125
8.2.2太陽能電池的原理126
8.2.3太陽能電池的分類128
8.2.4太陽能電池的應用132
8.3光催化技術132
8.3.1光催化簡介132
8.3.2光催化原理133
8.3.3光催化材料134
8.3.4光催化的性能提高136
8.3.5光催化的應用140
思考題141
參考文獻141

第9章生物質能143
9.1概述143
9.1.1生物質143
9.1.2生物質能145
9.1.3生物質轉化145
9.1.4生物質制氫技術147
9.2生物質氣化148
9.2.1生物質氣化制取燃氣148
9.2.2生物質厭氧發酵技術制備沼氣149
9.3生物質液化154
9.3.1燃料乙醇154
9.3.2燃料油（生物質化學轉化——生物柴油）159
9.4生物質制氫162
9.4.1制氫方法與工藝162
9.4.2生命周期評價164
思考題164
參考文獻165

第10章氫能166
10.1概述166
10.1.1氫氣166
10.1.2氫能的概念167
10.2氫能的應用方式168
10.2.1氫的燃燒——氫內燃機168
10.2.2氫燃料電池發電169
10.3氫的制取169
10.4氫的存儲171
思考題172
參考文獻172

第11章燃料電池173
11.1概述173
11.2燃料電池原理與構成174
11.3燃料電池熱力學基礎175
11.3.1電池電勢計算175
11.3.2電池電勢與吉布斯自由能175
11.4燃料電池電催化劑177
11.4.1電催化作用177
11.4.2氧還原反應178
11.4.3催化劑的表征179
11.5重要的燃料電池179
11.5.1質子交換膜燃料電池179
11.5.2直接甲醇燃料電池180
11.5.3固體氧化物燃料電池181
思考題181
參考文獻182

當今社會的發展對能源資源的依賴越來越高，中華民族偉大復興必須確保能源安全。傳統的化石能源為國民經濟的發展提供了物質基礎，也帶來了相關的環境污染和過度碳排放而引起的氣候變化問題。傳統煤炭、石油和天然氣等碳基能源的清潔化利用，成為過去幾十年來各國努力的方向，並取得了較大的進展。近二十年來，隨著國際社會對不可再生碳基資源的持續消耗和碳排放的高度關注，太陽能、風能和生物質能等可再生新能源的開發利用成為未來發展的方向。碳基能源清潔利用與新能源開發，需要化工技術的新突破。由此，國內外都在能源化學與化工方面開設專業課程，為相關發展奠定了基礎。
在此背景下，遼寧石油化工大學在原化學工程與工藝專業(煤化工)基礎上組建能源化學工程專業。為響應我國新能源發展戰略和滿足專業發展需求，組織有關專家學者編寫了本教材。參與編寫的人員主要以具有科研背景的學者為主，除了遼寧石油化工大學人員外，還邀請了國內科研機構(中國科學院山西煤炭化學研究所、北京低碳清潔能源研究院及中科合成油有限責任公司)和高等院校(河南理工大學、安徽理工大學及上海交通大學)的專家共同參與教材大綱的制定、編寫和審定。經過多次的研討，並上報遼寧石油化工大學石油化工學院及能源化學工程專業領導核準，確定了本書以與化工有關的能源為主要內容，包括基礎篇(第1章)、碳基能源篇(煤及其二次能源、天然氣與石油，第2～5章)及新能源篇(太陽能、生物質能和氫能，第8～11章)。其中，在基礎篇中，除介紹能源概況和能源化學理論外，還介紹了中國能源發展與能源的關聯內容，以及相關的能源革命的重大決策等，目的是強化學生對我國能源發展與國民經濟發展關繫的深入理解。
在編寫過程中，參閱國內外典型教材，部分內容以拓展閱讀的方式入框展示，包括基本概念區分、與主題內容關聯緊密的概念與定義、發展歷史片段、人物和技術企業介紹以及近年來中國能源革命的相關政策等。這些內容與主題內容有機結合，有利於豐富學生的學習興趣，激發學生為實現中華民族偉大復興的中國夢而刻苦奮鬥的決心與熱情。另外，圍繞本章主要內容，每章都給出本章的思考題，供廣大師生選擇使用。本書配套課件及思考題解答可提供給采用本書作為教材的院校使用，如有需要，請登錄wwwcipeducomcn注冊後下載使用。
全書共分11章，第1章由高志賢編寫，第2章由高志賢、王志猛和韓鼕雲編寫，第3章由趙建濤(煤制合成氣)和高志賢(焦炭)編寫，第4章由張凡(直接液化)、張玉龍和高志賢(間接液化)編寫，第5章由張凡和張玉龍編寫，第6章由劉姝和高志賢編寫，第7章由張財順和高志賢編寫，第8章由陳常東和王芳芳編寫，第9章由王菲和高志賢編寫，第10章由慶紹軍、張磊和高志賢編寫，第11章由張磊、慶紹軍和高志賢編寫。另外，王天富審閱了生物質能章節全部內容(第9章)，相宏偉、王磊、鄧天昇和侯相林等為本書的編寫提供了部分編寫資料。全書由高志賢負責審核後定稿。
由於編者水平所限，不足之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

編者
2023年12月