电解水制氢理论

\"电解水制氢是全球未来能源架构的基础，是实现零碳排放，促进碳中和，构建氢社会的不二之选。本书从绿氢在未来能源系统作用出发，阐述了电解水的基本原理，构建了电解水的三大特性―极化特性、效率特性和催化特性，建立了电解水制氢理论。围绕电解水的三大特性，详细介绍了三大特性的模型、建模方法以及评价指标，围绕综合表现的效率特性介绍了效率改进的方法和措施。从系统层次介绍了电解水系统建模和仿真方法，为电解水系统设计提供依据。全书最后总结了电解水的现状和未来的展望，提出了未来提效节能的关键技术，夯实氢能新能源架构，实现氢社会的愿景。 本书可供为高等院校氢能相关专业（制氢、燃料电池、新能源车）师生的教材或参考书， 也可供氢能产业链的从业者、爱好者，以及欲将投身我国氢能事业的广大技术人员作为基础 理论和实际设计分析参考。\"

姚寿文，男，汉族，博士，副教授。1971年4月出生于安徽歙县。2002年至今任职于北京理工大学机械与车辆学院，从事本科生和研究生教学以及科研工作。科研上，主要从事虚拟现实辅助设计技术、可再生能源制氢设计等研究。主持国家自然科学基金面上项目2项（51275039，51975051）。已编著出版教材9本，专著1本，发表论文50余篇，授权发明专利14项，软件著作权登记3项。

第1章 电解水在未来能源系统的重要性 1.1 引言 1.2 氢和电解水 1.2.1 氢气的制取和使用 1.2.2 氢气颜色 1.3 能源系统中的氢动力 1.3.1 氢历史意义：去石化 1.3.2 当代氢能驱动力——脱碳 1.3.3 净零排放对当前能源系统的影响 1.3.4 绿氢作为能量转换的加速器 1.4 电化学制氢简介 1.4.1 碱性电解水 1.4.2 质子交换膜电解水 1.4.3 阴离子交换膜电解水 1.4.4 固体氧化物电解水 1.4.5 典型电解水技术比较 1.5 本书内容安排 第2章 电解水的基本原理 2.1 引言 2.1.1 简要历史观点 2.1.2 电解水机理 2.2 电解室 2.2.1 电解室的设计 2.2.2 电解质pH值的作用 2.2.3 不同的电解室 2.3 热力学 2.3.1 理想热化学 2.3.2 非理想热化学 2.3.3 电化学热力学 2.4 非平衡热力学 2.4.1 耗散源的回顾 2.4.2 析氢反应 2.4.3 析氧反应 2.4.4 I-V曲线 2.5 电解室效率 2.5.1 能量效率 2.5.2 工业能量效率 2.5.3 库仑效率 2.6 小结 第3章 电解水的极化特性 3.1 引言 3.2 接近环境温度下电解室工作原理 3.2.1 质子交换膜电解室 3.2.2 碱性电解室 3.2.3 阴离子交换膜电解室 3.3 半经验极化特性模型 3.3.1 Ulleberg模型 3.3.2 Ernesto模型 3.3.3 Maximillian模型 3.4 基于物理的电解室极化特性模型