氢与燃料电池——新兴的技术及其应用

译者序
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单位和转换系数表
第1章概述1
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单位和转换系数表
第1章概述1
1.1燃料电池和氢能可能扮演的角色1
第2章氢气4
2.1氢气的生产4
2.1.1蒸汽重整5
2.1.2部分氧化重整、自热重整和干气重整8
2.1.3水电解:燃料电池的逆运行9
2.1.4汽化和木质生物质转化17
2.1.5生物法制氢20
2.1.6光分解33
2.1.7直接加热或催化水分解41
2.2生产规模相关的问题41
2.2.1集中式产氢41
2.2.2分散式产氢42
2.2.3车载燃料重整42
2.3氢转化概述46
2.3.1用作能源载体46
2.3.2用作能源存储介质47
2.3.3燃烧用途48
2.3.4固定式燃料电池用途50
2.3.5用于交通的燃料电池用途51
2.3.6直接使用51
2.4氢存储方式52
2.4.1压缩气体存储52
2.4.2液氢存储55
2.4.3氢化物存储56
2.4.4在碳材料上的低温吸附71
2.4.5其他化学存储方式72
2.4.6存储方式比较72
2.5氢气的运输73
2.5.1容器运输73
2.5.2管道运输74
2.6问题和讨论75
第3章燃料电池76
3.1基本概念76
3.1.1燃料电池的电化学和热力学76
3.1.2模型化方面85
3.1.3量子化学方法88
3.1.4在金属表面上水分解或者燃料电池的性能的应用98
3.1.5流动和扩散模型化111
3.1.6温度因素114
3.2熔融碳酸盐燃料电池114
3.3固体氧化物燃料电池117
3.4酸性和碱性燃料电池130
3.5质子交换膜燃料电池134
3.5.1电流收集和气体传输系统135
3.5.2气体扩散层138
3.5.3膜层144
3.5.4催化作用150
3.5.5整体性能153
3.5.6高温和逆运行155
3.5.7衰减和寿命158
3.6直接甲醇和其他非氢燃料电池159
3.7生物燃料电池164
3.8问题和讨论166
第4章系统168
4.1客车168
4.1.1可供客车选择的系统168
4.1.2质子交换膜燃料电池汽车170
4.1.3性能模拟174
4.2其他道路车辆189
4.3船、火车和飞机192
4.4发电厂和独立系统197
4.5建筑集成系统200
4.6便携式和其他小规模系统202
4.7问题和讨论206
第5章实施远景方案207
5.1基础设施的需求207
5.1.1用于储氢的基础设施207
5.1.2输送设施209
5.1.3本地分布210
5.1.4充气站211
5.1.5建筑集成的概念212
5.2安全和规范问题213
5.2.1安全问题213
5.2.2安全要求214
5.2.3国家标准和国际标准218
5.3基于化石能源的远景方案219
5.3.1远景方案技术和需求建模219
5.3.2全球清洁化石能源的前景231
5.4基于核能的远景方案239
5.4.1历史和现实的关注239
5.4.2安全核技术240
5.5基于可再生能源的远景方案251
5.5.1全球可再生能源前景251
5.5.2详细的国家可再生能源前景254
5.5.3新区域远景方案281
5.6问题和讨论286
第6章社会影响287
6.1成本预期287
6.1.1制氢成本287
6.1.2燃料电池成本288
6.1.3储氢成本292
6.1.4基础设施成本293
6.1.5系统成本294
6.2对环境和社会影响的寿命周期分析296
6.2.1寿命周期分析的目的和方法297
6.2.2氢生产的寿命周期分析299
6.2.3燃料电池的寿命周期分析303
6.2.4传统的乘用车和燃料电池乘用车的寿命周期比较307
6.2.5其他运输车辆的寿命周期评估319
6.2.6氢存储及其基础设施的寿命周期评估320
6.2.7氢系统的寿命周期分析321
6.3各种不确定性322
6.4问题和讨论323
第7章总结:有条件的出路325
7.1机遇325
7.2障碍326
7.3竞争328
7.4前进之路337
7.4.1在可再生能源系统中氢的存储337
7.4.2燃料电池汽车338
7.4.3与建筑集成的燃料电池339
7.4.4在移动设备中的燃料电池340
7.4.5集中式发电的燃料电池340
7.4.6效率问题341
7.5改变能源结构我们还要多长时间347
7.6结束和开始349
参考文献351
· · · · · · (收起)