液氫技術與裝備

第1章氫的主要特性與獲得方法  1
1.1氫的主要物理化學特性  1
1.1.1氫和液氫概述  1
1.1.2氫的同位素  2
1.1.3正氫和仲氫  3
1.1.4氫的熱物理性質  3
1.1.5氫進入金屬及氫脆的影響  5
1.2氫的大規(guī)模制取  8
1.2.1化石能源制氫與工業(yè)副產氫  8
1.2.2可再生能源電解水制氫  16
1.2.3生物質制氫  24
1.3制氫新技術及其特點  27
參考文獻  28
第2章氫液化技術與裝備  32
2.1氫氣液化工藝流程  32
2.1.1液氫技術概述  32
2.1.2J-T節(jié)流液化循環(huán)  34
2.1.3氫膨脹機預冷的氫液化循環(huán)  38
2.1.4氫直接膨脹液化流程的典型應用案例  40
2.1.5氦制冷的氫液化系統(tǒng)  43
2.1.6不同氫液化循環(huán)的單位能耗對比  44
2.1.7氫液化流程研究進展  46
2.2透平膨脹技術及裝備  48
2.2.1透平膨脹技術及系統(tǒng)控制  48
2.2.2氦透平膨脹機  52
2.2.3氫透平膨脹機  60
2.2.4氣體軸承  68
2.3低溫換熱技術及裝備  71
2.3.1低溫換熱器  71
2.3.2液氫真空冷箱  76
2.3.3正仲氫催化技術  85
2.4氫氣純化  91
2.4.1氫氣純化必要性和技術指標  91
2.4.2物理方法與吸附劑  92
2.4.3低溫吸附與分離  93
2.4.4化學方法與催化劑  94
2.4.5氫氣純化工藝流程  95
2.5氫液化裝置的結構特點與運行  96
2.5.1低溫閥門與附件  96
2.5.2液氫管路  99
2.5.3檢測儀表  100
2.5.4液氫渦輪泵  103
2.5.5氫液化裝置的運行  104
參考文獻  106
第3章液氫的絕熱與真空技術  108
3.1低溫傳熱與絕熱機理  108
3.2液氫設備的絕熱方法與使用條件  109
3.2.1堆積絕熱與低真空絕熱  109
3.2.2高真空多層絕熱  110
3.2.3高真空多屏絕熱  117
3.2.4液氫過程設備的真空絕熱技術  117
3.3液氫設備的真空獲得與維持技術  121
3.3.1真空獲得與真空檢測  121
3.3.2真空壽命與真空維持  123
3.3.3液氫容器絕熱系統(tǒng)的阻燃性設計  124
參考文獻  125
第4章液氫環(huán)境用材料  127
4.1金屬材料  127
4.1.1化學成分對金屬材料低溫力學性能的影響  127
4.1.2液氫火箭發(fā)射系統(tǒng)用金屬材料的研究  129
4.1.3液氫容器用奧氏體不銹鋼性能研究  133
4.2非金屬材料  135
4.2.1常用非金屬材料及其用途  135
4.2.2纖維增強復合材料在液氫支撐元件中的應用  139
4.2.3纖維增強復合材料的其他應用  145
4.3材料的檢驗與檢測  145
4.3.1金屬材料的檢驗與檢測  145
4.3.2非金屬材料的檢驗與檢測  148
參考文獻  149
第5章液氫的儲存與運輸  150
5.1固定式液氫儲存技術與設備  150
5.1.1液氫杜瓦瓶  150
5.1.2液氫儲罐  153
5.1.3液氫球罐  157
5.1.4液氫接收站  160
5.2移動式液氫儲運技術與設備  163
5.2.1液氫罐式集裝箱與多式聯(lián)運  164
5.2.2液氫公路罐車與鐵路罐車  166
5.2.3液氫運輸船  169
參考文獻  172
第6章液氫儲氫型加氫技術與裝備  174
6.1液氫儲氫型加氫技術概述  174
6.1.1車載儲氫特點和加注需求  174
6.1.2車載儲氫密度與發(fā)展趨勢  174
6.1.3加氫基礎設施要求和液氫加氫的優(yōu)越性  175
6.2液氫儲氫型加氫站技術  177
6.2.1加注高壓氫氣的液氫加氫站  177
6.2.2面向高壓加氫的運營成本分析優(yōu)化  179
6.2.3面向液氫加注的工藝流程  180
6.3面向高壓氫氣加注的液氫泵  181
6.3.1高壓液氫活塞泵概述  181
6.3.2高壓液氫活塞泵結構組成  182
6.3.3高壓液氫活塞泵關鍵指標  184
6.3.4高壓液氫活塞泵關鍵技術  185
6.4加氫機與加氫槍  187
6.4.1加氫機  187
6.4.2加氫槍  187
6.5用于液氫加注的往復式液氫泵  190
6.5.1液氫加注發(fā)展現狀  190
6.5.2往復式液氫泵  191
6.5.3往復式液氫泵的應用  196
參考文獻  197
第7章交通運輸終端氫能儲供技術與裝備  200
7.1液氫儲供氫技術與裝備  200
7.1.1交通運輸車輛  200
7.1.2軌道交通裝備  202
7.1.3液氫無人機  203
7.1.4液氫動力船舶  206
7.2深冷高壓儲供氫技術與裝備  208
7.2.1深冷高壓儲氫技術與裝備  208
7.2.2深冷高壓供氫技術與裝備  212
7.2.3深冷高壓氫加注技術與裝備  214
參考文獻  216
第8章液氫安全技術與管理  218
8.1液氫的危險特性  218
8.1.1液氫對人體的危害  218
8.1.2液氫相關的安全事故  218
8.1.3液氫的燃燒爆炸風險  220
8.2液氫生產和應用時的靜電危險  221
8.2.1液氫產生靜電的幾種形式  222
8.2.2常用的防靜電措施  222
8.3液氫安全操作規(guī)程  223
8.3.1液氫生產與使用操作  223
8.3.2液氫的轉注操作  224
8.3.3液氫的泄漏處理方法  225
8.4液氫裝備設計與現場布置要求  226
8.4.1液氫生產系統(tǒng)的配置  226
8.4.2管道及其附件的設計安裝  226
8.4.3低溫閥門的保養(yǎng)管理  227
8.4.4液氫儲存方面的考慮  227
8.4.5氫氣排放的要求  227
8.4.6輔助設施  228
參考文獻  230
第9章漿氫技術與應用  232
9.1漿氫概述  232
9.1.1漿氫和膠氫  232
9.1.2漿氫的熱物理性質  233
9.2漿氫的生產  235
9.2.1凍結-融化法生產漿氫  235
9.2.2噴淋法生產漿氫  236
9.2.3氦冷卻法生產漿氫  236
9.2.4螺旋推進法生產漿氫  237
9.2.5磁制冷法生產漿氫  238
9.2.6漿氫生產方法的比較  239
9.2.7漿氫生產裝置  241
9.3漿氫的測量  242
9.3.1漿氫的密度測量  242
9.3.2漿氫的液位測量  243
9.3.3漿氫的流量測量  243
9.4漿氫的儲運  243
9.4.1漿氫的儲存  243
9.4.2漿氫的輸送  244
9.5漿氫的應用  245
9.5.1漿氫在火箭推進劑中的應用  245
9.5.2漿氫在超導儲能電力系統(tǒng)中的應用  247
9.5.3漿氫在燃料電池交通工具中的應用  248
參考文獻  249
附錄氫的基本熱物理性質  250
附表1氫的基本性質  250
附圖1氫的密度隨溫度與壓力變化圖  250
附圖2氫的定壓比熱容隨溫度與壓力變化圖  251
附表2標準氫的熱物性參數  251
附表3氫在不同壓力下的熱物性參數  252