氫與燃料電池：新興的技術及其應用（原書第2版）

譯者序
中文版前言
原書第2版前言
原書第1版前言
單位和轉換系數表
第1章概述1
1.1燃料電池和氫能可能扮演的角色1
第2章氫氣4
2.1氫氣的生產4
2.1.1蒸汽重整5
2.1.2部分氧化重整、自熱重整和干氣重整8
2.1.3水電解:燃料電池的逆運行9
2.1.4汽化和木質生物質轉化17
2.1.5生物法制氫20
2.1.6光分解33
2.1.7直接加熱或催化水分解41
2.2生產規(guī)模相關的問題41
2.2.1集中式產氫41
2.2.2分散式產氫42
2.2.3車載燃料重整42
2.3氫轉化概述46
2.3.1用作能源載體46
2.3.2用作能源存儲介質47
2.3.3燃燒用途48
2.3.4固定式燃料電池用途50
2.3.5用于交通的燃料電池用途51
2.3.6直接使用51
2.4氫存儲方式52
2.4.1壓縮氣體存儲52
2.4.2液氫存儲55
2.4.3氫化物存儲56
2.4.4在碳材料上的低溫吸附71
2.4.5其他化學存儲方式72
2.4.6存儲方式比較72
2.5氫氣的運輸73
2.5.1容器運輸73
2.5.2管道運輸74
2.6問題和討論75
第3章燃料電池76
3.1基本概念76
3.1.1燃料電池的電化學和熱力學76
3.1.2模型化方面85
3.1.3量子化學方法88
3.1.4在金屬表面上水分解或者燃料電池的性能的應用98
3.1.5流動和擴散模型化111
3.1.6溫度因素114
3.2熔融碳酸鹽燃料電池114
3.3固體氧化物燃料電池117
3.4酸性和堿性燃料電池130
3.5質子交換膜燃料電池134
3.5.1電流收集和氣體傳輸系統(tǒng)135
3.5.2氣體擴散層138
3.5.3膜層144
3.5.4催化作用150
3.5.5整體性能153
3.5.6高溫和逆運行155
3.5.7衰減和壽命158
3.6直接甲醇和其他非氫燃料電池159
3.7生物燃料電池164
3.8問題和討論166
第4章系統(tǒng)168
4.1客車168
4.1.1可供客車選擇的系統(tǒng)168
4.1.2質子交換膜燃料電池汽車170
4.1.3性能模擬174
4.2其他道路車輛189
4.3船、火車和飛機192
4.4發(fā)電廠和獨立系統(tǒng)197
4.5建筑集成系統(tǒng)200
4.6便攜式和其他小規(guī)模系統(tǒng)202
4.7問題和討論206
第5章實施遠景方案207
5.1基礎設施的需求207
5.1.1用于儲氫的基礎設施207
5.1.2輸送設施209
5.1.3本地分布210
5.1.4充氣站211
5.1.5建筑集成的概念212
5.2安全和規(guī)范問題213
5.2.1安全問題213
5.2.2安全要求214
5.2.3國家標準和國際標準218
5.3基于化石能源的遠景方案219
5.3.1遠景方案技術和需求建模219
5.3.2全球清潔化石能源的前景231
5.4基于核能的遠景方案239
5.4.1歷史和現實的關注239
5.4.2安全核技術240
5.5基于可再生能源的遠景方案251
5.5.1全球可再生能源前景251
5.5.2詳細的國家可再生能源前景254
5.5.3新區(qū)域遠景方案281
5.6問題和討論286
第6章社會影響287
6.1成本預期287
6.1.1制氫成本287
6.1.2燃料電池成本288
6.1.3儲氫成本292
6.1.4基礎設施成本293
6.1.5系統(tǒng)成本294
6.2對環(huán)境和社會影響的壽命周期分析296
6.2.1壽命周期分析的目的和方法297
6.2.2氫生產的壽命周期分析299
6.2.3燃料電池的壽命周期分析303
6.2.4傳統(tǒng)的乘用車和燃料電池乘用車的壽命周期比較307
6.2.5其他運輸車輛的壽命周期評估319
6.2.6氫存儲及其基礎設施的壽命周期評估320
6.2.7氫系統(tǒng)的壽命周期分析321
6.3各種不確定性322
6.4問題和討論323
第7章總結:有條件的出路325
7.1機遇325
7.2障礙326
7.3競爭328
7.4前進之路337
7.4.1在可再生能源系統(tǒng)中氫的存儲337
7.4.2燃料電池汽車338
7.4.3與建筑集成的燃料電池339
7.4.4在移動設備中的燃料電池340
7.4.5集中式發(fā)電的燃料電池340
7.4.6效率問題341
7.5改變能源結構我們還要多長時間347
7.6結束和開始349
參考文獻351