本書作者根據中國石油大學（北京）研究生課程《新能源材料設計與制備》多年授課經驗編著此書。

●第1章 氫1
1.1氫的概述1
1.1素1
1.1.2氫的發展史及其形態1
1.1.3氫的分布5
1.1.4氫的同位素5
1.1.5氫的性質7
1.2作為能量載體的氫10
1.2.1氫能利用的意義12
1.2.2氫能的應用13
1.2.3小結14

第2章 氫氣的傳統制備方法16
2.1石油制氫16
2.1.1石腦油制氫16
2.1.2重油制氫19
2.1.3石油焦制氫22
2.1.4煉廠干氣制氫24
2.2煤制氫26
2.2.1煤焦化制氫27
2.2.2煤氣化制氫27
2.2.3煤漿電解制氫30
2.2.4煤炭超臨界水氣化制氫34
2.3天然氣制氫35
2.3.1天然氣蒸汽重整制氫36
2.3.2天然氣高溫裂解制氫37
2.3.3天然氣部分氧化重整制氫39
2.3.4天然氣自熱重整制氫41

第3章 氫氣的新型制備方法44
3.1生物質制氫44
3.1.1生物質44
3.1.2生物質氣化制氫44
3.1.3生物質熱解制氫47
3.1.4生物質超臨界水氣化制氫51
3.1.5生物質生物法制氫54
3.1.6生物油重整制氫技術58
3.2醇類制氫60
3.2.1甲醇裂解制氫61
3.2.2甲醇水蒸氣重整制氫62
3.2.3甲醇部分氧化制氫65
3.2.4甲醇自熱重整制氫67
3.2.5甲醇水相法制氫68
3.2.6乙醇制氫70
3.3電解水制氫71
3.3.1電解水制氫的基本原理71
3.3.2電解水制氫的電解槽72
3.3.3電解水制氫技術的工藝流程74
3.3.4電解水制氫的特點75
3.3.5電解水制氫的工業現狀及發展76
3.4其他類制氫方法76
3.4.1太陽能制氫76
3.4.2核能制氫82
3.4.3等離子體制氫86

第4章 氫氣的提純93
4.1氫燃料電池用燃料氫氣標準93
4.1.1燃料氫氣的品質標準93
4.1.2常見氫源中的雜質95
4.1.3雜質氣體對燃料電池性能的危害95
4.2氫氣純化98
4.2.1一氧化碳的除雜102
4.2.2二氧化碳的除雜105
4.2.3硫化氫與二氧化硫的除雜108
4.2.4脫硝處理111
4.2.5氣體的干燥112
4.2.6變壓吸附提純工藝114

第5章 氫氣的儲存及運輸122
5.1儲氫技術122
5.1.1物理儲氫技術122
5.1.2化學儲氫技術125
5.1.3其他儲氫技術126
5.2儲氫材料127
5.2.1儲氫合金127
5.2.2碳質儲氫材料129
5.2.3金屬有機框架材料130
5.2.4其他儲氫材料132
5.2.5儲氫材料的展望134
5.3儲氫容器134
5.3.1高壓儲氫罐134
5.3.2液化氫氣儲罐135
5.3.3金屬氫化物儲氫罐136
5.3.4復合儲氫罐138
5.3.5其他固態儲氫罐140
5.4氫氣的運輸141
5.4.1車船運輸141
5.4.2管道運輸142
5.5加氫站145
5.5.1加氫站的繫統及工作原理145
5.5.2總結150

第6章 氫燃料電池155
6.1氫燃料電池概述155
6.1.1燃料電池原理155
6.1.2氫燃料電池分類155
6.1.3燃料電池的發展歷史156
6.2堿性燃料電池157
6.2.1工作原理及結構157
6.2.2關鍵材料158
6.2.3影響堿性燃料電池性能的因素162
6.2.4堿性燃料電池的優缺點163
6.2.5應用領域163
6.2.6發展狀況163
6.3磷酸燃料電池164
6.3.1工作原理及結構164
6.3.2關鍵材料165
6.3.3影響磷酸燃料電池性能的因素168
6.3.4磷酸燃料電池優缺點169
6.3.5應用領域169
6.3.6發展狀況170
6.4熔融碳酸鹽燃料電池171
6.4.1工作原理及結構171
6.4.2關鍵材料172
6.4.3影響熔融碳酸鹽燃料電池性能的因素174
6.4.4熔融碳酸鹽燃料電池的優缺點176
6.4.5應用領域176
6.4.6發展狀況176
6.5固體氧化物燃料電池178
6.5.1結構及工作原理178
6.5.2關鍵材料179
6.5.3影響固體氧化物燃料電池性能的因素183
6.5.4固體氧化物燃料電池優缺點184
6.5.5應用領域184
6.5.6發展狀況185
6.6直接甲醇燃料電池185
6.6.1工作原理及結構185
6.6.2關鍵材料186
6.6.3影響直接甲醇燃料電池性能的因素188
6.6.4直接甲醇燃料電池的優缺點188
6.6.5應用領域189
6.6.6發展狀況190
6.7質子交換膜燃料電池191
6.7.1結構及工作原理191
6.7.2關鍵材料192
6.7.3質子交換膜燃料電池單電池與電池組198
6.7.4影響質子交換膜燃料電池性能的因素199
6.7.5質子交換膜燃料電池的優缺點200
6.7.6應用領域200
6.7.7發展狀況201
6.7.8發展趨勢202

第7章 氫燃料電池汽車207
7.1燃料電池汽車工作原理207
7.2燃料電池汽車重要部件208
7.2.1燃料電池發動機208
7.2.2動力繫統208
7.2.3電動機210
7.2.4電子控制繫統212
7.2.5燃料繫統212
7.2.6安全繫統213
7.3燃料電池汽車的關鍵技術215
7.3.1電池技術215
7.3.2電機技術216
7.3.3控制器技術216
7.4氫氣加注站217
7.5氫燃料電池汽車的優勢218
7.6氫燃料電池汽車的發展難點219
7.7產業現狀220
7.8氫燃料電池汽車的前景222

第8章 氫能產業前景225
8.1氫能產業引導225
8.1.1氫能政策推動225
8.1.2氫能技術標準化233
8.2國際氫能發展237
8.2.1日本氫能發展238
8.2.2美國氫能發展241
8.2.3歐洲氫能發展242
8.3我國氫能發展245
8.3.1我國加氫站發展狀況245
8.3.2我國燃料電池汽車產業發展狀況248
8.3.3發展方向252

“氫”是一種潔淨的二次能源載體，可為燃料電池提供氫源，有望成為“後化石能源時代”能源主體，催生可持續發展的氫能經濟，對發展氫能與氫燃料汽車具有巨大的能源戰略意義。本書繫統地介紹了氫能概要、氫氣的傳統制備方法與新型制備方法、氫氣的提純、氫氣的儲存及運輸、氫燃料電池、氫燃料電池汽車和氫能產業前景等。本書作者根據研究生課程《新能源材料設計與制備》多年授課經驗編著此書，可為我國氫能從業者提供科普資料或為相關專業本科、研究生課程提供參考教材。